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Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiger Filtereinsatz enthält als zentrales Teil ein Filterelement, in dem oder an dem Verunreinigungen eines hydraulischen oder pneumatischen Fluids abgeschieden werden können. Weiterhin weist er ein für ein Fluid durchlässiges Stützelement auf, an dem das Filterelement gegen einen am Filtereinsatz entstehende Druckkraft abgestützt ist. Sehr häufig ist das Stützelement dabei kreiszylindrisch, beispielsweise über ein mit Ausnehmungen versehenes einteiliges oder mehrteiliges Rohr ausgebildet. Das Rohr ist dabei auf seiner Außenseite vom Filterelement ummantelt bzw. umgriffen. Weiterhin hat der Filtereinsatz an beiden Endabschnitten des Rohres einen Deckel, wobei zumindest durch einen Deckel Fluid abströmen kann. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist der Filtereinsatz oft über einen Zulauf von außen mit dem Fluid beaufschlagt. Das Fluid strömt dabei durch das Filterelement und die Ausnehmungen des Rohres in das Stützelement ein und dem Ablauf des Filtereinsatzes zu.
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Das ringförmig um das Stützelement angeordnete Filterelement hat dabei zwei benachbart angeordnete Endabschnitte, die flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sein müssen. Sind sie das nicht, kann sich im Betrieb an dieser Stelle eine Bypassströmung einstellen, so dass ein Teil des Fluides ungefiltert am Filterelement vorbeiströmt. Dies kann zum Ausfall von gegenüber Verunreinigungen empfindlichen Komponenten des vom hydraulischen oder pneumatischen Fluid durchströmten Systems führen.
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In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen des Filtereinsatzes ist es notwendig, verschieden lange Filtereinsätze und damit verschieden lange Stützelemente und Filterelemente bereitzustellen. Für die Filterelemente, die beispielsweise ein Faserhaufwerk oder eine siebartige Lage aufweisen, ist es wenig aufwändig über einen entsprechenden Zuschnitt des Filterelementes die benötigte Länge zu fertigen. Die Stützelemente hingegen, die entweder aus Metall oder aus einem Kunststoff gefertigt sind, sind nur mit vergleichsweise großem Aufwand in verschiedenen Längen zu fertigen. Besonders nachteilig und kostenintensiv ist dabei, dass für jede individuelle Länge ein eigenes Werkzeug vorgehalten werden muss.
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Die
EP 1 089 789 B1 schlägt zur Lösung des Längenproblems vor, ein vergleichsweise kleines Standardstützelement bereitzustellen, aus dem modulartig Stützelemente größerer Länge zusammensetzbar sind. Die Zusammensetzung zu einem langen Stützelement erfolgt dabei über einstückig am Standardstützelement ausgebildete Kupplungselemente oder über Adapterstücke, die zwischen den Standardstützelementen zu deren Verbindung angeordnet sind.
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Nachteilig an dieser Lösung ist, dass keine Aussage gemacht wird, wie die beiden Endabschnitte des Filterelements druckmitteldicht miteinander verbunden sind.
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Um diese Endabschnitte verlässlich zu verbinden sind herkömmliche Klebeverfahren bekannt. Nachteilig an diesen Klebeverfahren ist jedoch, dass zur Herstellung einer sicheren Klebeverbindung eine erhöhte Anzahl von Prozessparametern in engen Grenzen gehalten werden muss, was einen hohen verfahrenstechnischen und vorrichtungstechnischen Aufwand darstellt. So muss beispielsweise die Kleberqualität von der Anlieferung über die Lagerung bis zum eigentlichen Klebeprozess überwacht und durch entsprechendes Handling im verarbeitenden Betrieb gewährleistet werden. Während des Klebens und in dessen Nachgang muss die Klebertemperatur, der Anpressdruck der zu verbindenden Abschnitte, deren korrekte Positionierung zueinander, die Aushärtezeit und -temperatur kontrolliert und beherrscht werden. Klebeverfahren erweisen sich daher als aufwändig und sind nur mit erhöhtem Aufwand prozesssicher zu gestalten.
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Zur Vermeidung eines Klebeverfahrens und zur verlässlicheren Positionierung der Endabschnitte beim Fügen schlägt die
EP 1 409 106 B1 vor, die beiden Endabschnitte des um ein kreiszylindrisches und metallisches Stützelement gewickelten Filterelementes mit einem Halteclip aus Kunststoff zunächst mechanisch zu verbinden, zu halten und anschließend über ein Ultraschallverfahren stoffschlüssig zu fügen.
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Nachteilig daran ist, dass mit dem Halteclip ein weiteres Teil zur Herstellung des Filtereinsatzes zu fertigen ist und der Montage des Filtereinsatzes zugeführt werden muss. Weiterhin nachteilig ist, dass zur Herstellung des Stützelementes und des Halteclips eine Vielzahl von Verfahrensschritten notwendig sind. Das metallische Stützelement muss beispielsweise zunächst aus einem Blech geschnitten oder gestanzt werden. Die Ausnehmungen im Blech müssen ggf. in einem separaten Schritt gefertigt werden, das Blech muss in seine kreiszylindrische Form umgeformt und seine auf diese Weise gegenüberliegenden Endabschnitte gefügt werden. Ggf. muss weiterhin eine Oberflächenbeschichtung erfolgen, beispielsweise mit Zinn, um das Stützelement gegenüber einem Hydraulikfluid zu schützen.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen vorrichtungstechnisch einfacher ausgebildeten Filtereinsatz bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Filtereinsatz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 13.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
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Der Filtereinsatz hat dabei zumindest ein fluiddurchlässiges Stützelement, an dem zumindest ein mit Druckmittel beaufschlagbares Filterelement direkt oder indirekt abgestützt ist. Weiterhin hat der Filtereinsatz ein Verbindungselement, über das Endabschnitte des Filterelementes oder Endabschnitte von mehreren Filterelementen verbunden sind. Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement mit dem Stützelement dabei einstückig ausgebildet.
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Dadurch entfällt prinzipiell ein separat zu fertigendes Bauteil. Somit ist auch eine Anzahl von Teilen des Filtereinsatzes reduziert, der somit einfacher ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Aufwand für einen Fertigungs- oder Montageprozess des Filtereinsatzes reduziert, da dem Prozess einerseits ein Teil weniger zugeführt werden muss, und andererseits eine Positionierung des Verbindungselementes relativ zum Stützelement entfällt.
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Die Endabschnitte des Filterelementes sind erfindungsgemäß auf besonders einfache Weise über das Verbindungselement positioniert und verbunden, d. h. sie müssen bei der Fertigung des Filtereinsatzes nicht über ein zusätzliches Betriebsmittel gehalten oder positioniert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist am Stützelement oder am Verbindungselement eine Seriennummer oder eine andere identifizierende oder kennzeichnende Markierung ausgebildet oder angeordnet.
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Der Filtereinsatz ist bevorzugt zur Filterung eines hydraulischen oder eines pneumatischen Druckmittels vorgesehen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das einstückig mit dem Verbindungselement ausgebildete Stützelement ein Kunststoffspritzgussteil. Ein Kunststoffspritzgussverfahren hat den Vorteil einer weitgehend endkonturnahen Fertigung mit einem Verfahrensschritt, was gegenüber einer Verarbeitung von Metall eine Reduzierung von Fertigungsschritten bedeutet.
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In einer bevorzugten, geometrisch einfachen und mechanisch vergleichsweise stabilen Weiterbildung ist das Stützelement im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet.
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Eine besonders einfach zu fertigende Ausführungsvariante des Stützelementes ist dabei ein Stützrohr, in dessen Wandung zumindest eine Ausnehmung, in der Regel aber eine Vielzahl von Ausnehmungen, in Form einer Bohrung oder eines Langloches ausgebildet ist, so dass das Stützrohr in radialer Richtung durchlässig für ein Fluid ist.
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Alternativ dazu oder ergänzend kann das Stützelement auch eine Vielzahl koaxial zueinander beabstandeter und über zumindest einen Längsspant verbundener Ringe aufweisen. Auf diese Weise sind zwischen den Ringen Ausnehmungen ausgebildet, durch die das Fluid strömen kann.
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Alternativ dazu oder ergänzend kann das Stützelement auch über eine Vielzahl von Längsspanten, die mit zumindest einem koaxial angeordneten Ring verbunden sind, ausgebildet sein, wodurch zwischen den Längsspanten Ausnehmungen ausgebildet sind, durch die das Fluid strömen kann.
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Weiterhin alternativ dazu oder ergänzend dazu kann die kreiszylindrische Form des Stützelementes auch über helixartig verlaufende Spanten, die an koaxial zueinander angeordneten Ringen angeordnet sind, ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Stützelement vom Filterelement zumindest abschnittsweise ummantelt oder vom Filterelement zumindest abschnittsweise ausgekleidet, um einen möglichst kleinräumigen oder räumlich kompakten Filtereinsatz bereitzustellen. Bevorzugt ist das Filterelement dabei immer zwischen dem Stützelement und einer Hochdruckseite des Filtereinsatzes angeordnet, so dass es optimal am Stützelement abgestützt ist. Strömt das Druckmittel bzw. das Fluid dem Stützelement an seiner Außenseite zu, ist das Stützelement bevorzugt vom Filterelement ummantelt, eine Auskleidung ist hingegen vorteilhaft, wenn die Hochdruckseite an einer Innenseite des Stützelementes ausgebildet ist.
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Im Falle des kreiszylindrisch ausgebildeten Stützelementes ist eine radiale Ummantelung vorteilhaft.
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In einer bevorzugten und einfachen Weiterbildung weist das Verbindungselement einen einfachen Steg mit zwei etwa diametral daran ausgebildeten Leisten auf, wobei der Steg am Stützelement ausgebildet ist. Im Falle des kreiszylindrisch ausgebildeten Stützelementes ist der Steg bevorzugt parallel zu einer Längsachse des Stützelementes ausgebildet und erstreckt sich radial von diesem weg.
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In diesem Fall ist je einer der über das Verbindungselement verbundenen Endabschnitte zwischen dem Steg und einer der Leisten des Verbindungselementes angeordnet bzw. eingeklemmt und ist auf diese Weise mechanisch gehalten oder fixiert.
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In einer alternativen Ausführungsvariante weist das Verbindungselement lediglich zwei parallele Leisten auf, die direkt am Stützelement ausgebildet sind, so dass beide Endabschnitte des Filterelementes ohne einen dazwischen liegenden Steg direkt zwischen den Leisten angeordnet bzw. eingeklemmt sind und auf diese Weise mechanisch gehalten oder fixiert sind.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Endabschnitte zumindest mit den Leisten des Verbindungselementes zusätzlich stoffschlüssig verbunden, wodurch die Verbindung noch haltbarer und insbesondere druckmitteldicht ausgebildet ist, so dass keine Bypassströmung entstehen kann, die zu einer reduzierten Filterleistung führt.
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Ganz besonders bevorzugt ist, wenn die Endabschnitte und Leisten dabei über ein Ultraschallschweißverfahren gefügt sind. Bei diesem Verfahren ist ein Energieeintrag sowohl örtlich als auch quantitativ besonders präzise möglich ist, so dass eine hohe und gleichbleibende Verbindungsqualität sichergestellt ist. Zusätzlich zur mechanischen Fixierung der Endabschnitte über die Leisten trägt die stoffschlüssige Verbindung so zu einer höheren Verbindungsqualität bei.
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Alternativ dazu kann die Verbindung der Leisten des Stützelementes mit den Endabschnitten des Filterelementes auch als thermische Verschmelzung oder als Klebeverbindung mit den eingangs genannten Nachteilen ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Filterelement als Tiefenfilter ausgebildet, der beispielsweise aus einem Faserhaufwerk besteht. Er kann auch als Filtermatte ausgebildet sein. Der Tiefenfilter kann zudem aus mehreren Lagen unterschiedlichen Materials bestehen.
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Alternativ dazu kann das Filterelement auch in Form eines Siebfilters, d. h. als dünne Filterlage mit Poren oder Lücken im Wesentlich gleicher oder definierter Größe, ausgebildet sein.
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Zur Vergrößerung einer effektiven Oberfläche ist das Filterelement bevorzugt mehrfach gefaltet oder plissiert.
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Zur Verbindung des Stützelementes mit zumindest einem anderen Funktionselement, d. h. beispielsweise mit einem weiteren Stützelement, ist an zumindest einem stirnseitigen Endabschnitt des Stützelementes ein Kupplungselement einstückig ausgebildet. Bevorzugt weist das Stützelement an mehreren Endabschnitten diese Kupplungselemente auf, so dass das Stützelement an mehreren Seiten mit anderen gleichartigen Stützelementen verbunden sein kann.
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Das Kupplungselement kann dabei einen Kupplungsvorsprung oder alternativ oder ergänzend dazu eine Kupplungsaufnahme aufweisen. Bevorzugt ist das Kupplungselement an einem Endabschnitt des Stützelementes als Kupplungsaufnahme und am anderen Endabschnitt des Stützelementes als Kupplungsvorsprung ausgebildet.
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In einer besonders bevorzugten Alternative weist jedes Kupplungselement sowohl die Kupplungsaufnahme als auch den Kupplungsvorsprung auf, so dass alle Endabschnitte gleichartiger Stützelementes auf einfache Weise miteinander verbindbar sind.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind eine Vielzahl von Stützelementen über ihre Kupplungselemente formschlüssig miteinander verbunden, so dass aus der Vielzahl kleiner Stützelemente ein Modul von Stützelementen hergestellt ist, an dem ein größeres Filterelement oder mehrere Filterelemente mit einer entsprechend vergrößerten Filteroberfläche abgestützt sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Filtereinsatzes, insbesondere wenn dieser aus einem oder mehreren kreiszylindrischen Stützelementen besteht, ist an einem ersten Endabschnitt und an einem letzten Endabschnitt des genau einen Stützelementes oder der miteinander verbundenen mehreren Stützelemente über das Kupplungselement jeweils ein Deckel befestigt, wobei in einem der Deckel eine Ausnehmung ausgebildet ist.
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Über diese Ausnehmung ist dabei eine Zulaufausnehmung oder eine Ablaufausnehmung ausgebildet, über die das Druckmittel in den Filtereinsatz zuströmen oder aus dem Filtereinsatz ausströmen kann. Der andere Deckel, ohne Ausnehmung, dichtet dabei eine Hochdruckseite gegen eine Niederdruckseite des Filtereinsatzes ab und verhindert die Bypassströmung.
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Alternativ dazu kann der Deckel auch einstückig mit dem Stützelement gefertigt sein.
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Alternativ oder ergänzend zu den einstückig mit den Stützelementen ausgebildeten Kupplungselementen kann zwischen den Stützelementen auch ein Adapter angeordnet sein, der zumindest einen Kupplungsvorsprung oder zumindest eine Kupplungsaufnahme hat.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Filtereinsatz elektrisch leitfähig, wobei das Stützelement oder die Stützelemente oder die Deckel beispielsweise aus Polyamid 6.6 CF30 gefertigt sind oder das Filterelement aus einem leitfähigen Material besteht, so dass eine elektrostatische Aufladung des Filtereinsatzes oder des ihn durchströmenden Fluids oder Druckmittels verhindert ist.
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Ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz hat zumindest ein im Wesentlichen rohrförmig ausgebildetes Stützelement, und ein Filterelement, das an einer fluiddurchlässigen Mantelfläche des Stützelementes abgestützt ist. Weiterhin hat der Filtereinsatz ein Verbindungselement, das zumindest zwei Leisten aufweist, wobei zwei Endabschnitte des Filterelementes oder der Filterelemente zwischen den beiden Leisten angeordnet sind. Dabei ist jede der Leisten mit jeweils einem der Endabschnitte stoffschlüssig verbunden. Das Stützelement ist dabei zusammen mit dem Verbindungselement einstückig ausgebildet.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes anhand von fünf Figuren und ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stützelementes anhand von einer Figur näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
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2 ein Stützelement des ersten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes aus 1 in einer schematischen Draufsicht;
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3 das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes aus 1 in einer perspektivischen Darstellung;
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4 das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes aus 1 und 2 in einem Längsschnitt;
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5 das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes aus 1 bis 3 in einer Draufsicht;
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6 einen Deckel des ersten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes aus 1 bis 4 in einem perspektivischen Schnitt;
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7 ein Stützelement eines zweiten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes in einem perspektivischen Schnitt; und
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8 Stützelemente und einen Adapter eines dritten Ausführungsbeispiels eines Filtereinsatzes in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes 1 – wie er beispielsweise für geringe Betriebsdrücke Verwendung findet – in einer Explosionsdarstellung, in der alle Teile koaxial zu einer Längsachse 12 auseinandergeschoben dargestellt sind. Der Filtereinsatz 1 weist folgende Komponenten auf: zwei Stützelemente 2a, 2b, ein Filterelement 4, einen Bodendeckel 6 und einen Ablaufdeckel 8 und einen Dichtungsring 10. Alle genannten Komponenten sind dabei koaxial zu einer Filterlängsachse 12 angeordnet.
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Das Filterelement 4 hat eine gefaltete bzw. eine plissierte Struktur und ist derart um das Stützelement 2b herum angeordnet, dass dieses vom Filterelement 4 ummantelt ist. Das Filterelement 4 ist aus einem Faserhaufwerk als Tiefenfilter aufgebaut und weist normal zu seiner Oberfläche mehrere Schichten unterschiedlicher Struktur bzw. Materials auf.
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Zwei in 1 parallel zum Verlauf der Faltung ausgerichtete Endabschnitte des Filterelementes 4 sind zwischen einem parallel zur Längsachse 12 ausgebildeten Steg 16b und zwei an ihm diametral ausgebildeten Leisten 18b eines Verbindungselementes 14b angeordnet und gehalten. In 1 sind die Endabschnitte des Filterelementes 4 daher von den Leisten 18b verdeckt. Diese beiden Endabschnitte sind auf diese Weise in einer umfänglichen und radialen Richtung zwischen dem Steg 16b und den Leisten 18b gehalten und positioniert. Gemäß der Explosionsdarstellung sind die Endabschnitte des Filterelementes 4 noch nicht stoffschlüssig über Ultraschallschweißen mit den Leisten 18a und 18b der Verbindungselemente 14a und 14b verbunden. Die Verbindungselemente 14a und 14b sind erfindungsgemäß einstückig zusammen mit den jeweiligen Stützelementen 2a und 2b als Kunststoffspritzbauteile ausgebildet.
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Für eine Abstützung des Filterelementes 4 an den beiden Stützelementen 2a und 2b weisen diese eine Vielzahl von koaxial zur Filterlängsachse 12 angeordneter Ringe 20 auf, wobei zwischen den Ringen 20 Ausnehmungen 22 ausgebildet sind, so dass die Stützelemente in radialer Richtung fluiddurchlässig sind.
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Die Ringe 20 sind dabei einerseits über den Steg 16a bzw. 16b und andererseits über Längsspanten 24 verbunden und in ihrer Position fixiert.
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Für ein formschlüssiges Verbinden der beiden Stützelemente 2a und 2b weisen diese an ihren Endabschnitten Kupplungselemente 26 auf. Diese bestehen an den oberen Endabschnitten aus vier umfänglich an einer radialen Innenseite der Stützelemente 2a, 2b verteilten Kupplungsvorsprüngen 28 und einer Kupplungsaufnahme 30. An den in 1 unteren Endabschnitten der Stützelemente 2a, 2b bestehen die Kupplungselemente 26 jeweils aus einem an einer radialen Außenseite umlaufenden Kupplungsvorsprung 28 und einer als umlaufende Nut ausgebildeten Kupplungsaufnahme 30. Wird nun gemäß der Explosionsdarstellung in 1 das Stützelement 2b entlang der Längsachse 12 auf den unteren Endabschnitt des oberen Stützelemente 2a geschoben, so müssen die beiden Kupplungsvorsprünge 28 der beiden Stützelemente 2a, 2b aneinander vorbei gleiten. Dabei erfolgt eine geringe radiale Aufweitung des oberen Kupplungselementes 26 des unteren Stützelementes 2b und eine geringe radiale Kompression des unteren Kupplungselementes 26 des oberen Stützelementes 2a. Sind die beiden Kupplungsvorsprünge 28 aneinander vorbeigeglitten, rasten sie in die Kupplungsaufnahme 30 des jeweiligen Stützelementes 2b, 2a ein. Über die Kupplungsvorsprünge 28 und die Kupplungsaufnahmen 30 sind die Stützelemente 2a, 2b somit auf einfache Weise formschlüssig verbindbar.
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Auf analoge Weise, d. h. über Kupplungsvorsprünge 28 und Kupplungsaufnahmen 30 ist der Bodendeckels 6 mit dem unteren Endabschnitt des unteren Stützelementes 2b und der Ablaufdeckel 8, der eine Ablaufausnehmung 32 aufweist, mit dem oberen Endabschnitt des oberen Stützelementes 2a verbindbar.
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Sind die in der Explosionsdarstellung gemäß 1 dargestellten Teile des Filtereinsatzes 1 in axialer Richtung entlang der Längsachse 12 bestimmungsgemäß zusammengeschoben, gelangt man zur Darstellung der 3.
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2 zeigt einen Abschnitt des Stützelement 2b des ersten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes 1 aus 1 in einer schematischen Draufsicht. Das aus Ringen (vgl. Bezugszeichen 20 in 1) und Längsspanten 24 gebildete Stützelement 2b ist vom Filterelement 4 ummantelt. An der in 2 rechten Seite des Stützelementes 2b ist das Verbindungselement 14b bestehend aus dem Steg 16b und den zwei Leisten 18b erfindungsgemäß einstückig mit dem Stützelement 2b ausgebildet.
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Zur Veranschaulichung der Funktion des Verbindungselementes 14b sind zwei Zustände des Filterelementes 4, dessen Endabschnitten 5 und den Leisten 18b dargestellt: In einem ersten mit durchgängigem Linienzug dargestellten Zustand sind die Endabschnitte 5 des Filterelementes 4 zwischen dem Steg 16b und den Leisten 18b angeordnet, so dass sie in radialer und umfänglicher Richtung noch in begrenztem Umfang bewegbar sind. Die Endabschnitte 5 sind mit dem Verbindungselement 14b bzw. mit dessen Leisten 18b noch nicht stoffschlüssig, beispielsweise über eine Klebe- oder Schweißverbindung, verbunden. Dieser Zustand entspricht der Explosionsdarstellung gemäß 1. In einem zweiten Zustand sind die Endabschnitte 5 mit den Leisten 18b stoffschlüssig über Ultraschallschweißen verbunden. Die Endabschnitte 5 und die Leisten 18b sind aufgrund dieser Verbindung räumlich verändert angeordnet, was anhand des gestrichelten Linienzuges und den verdeutlicht ist. Dies entspricht dem bestimmungsgemäßen Zustand des Filtereinsatzes 1 gemäß der folgenden 3.
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3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die Stützelemente 2a, 2b des Filtereinsatzes 1 sind dabei vollständig vom Filterelement 4 überdeckt und daher nicht sichtbar. Das Filterelement 4 ist auf diese Weise radial von den beiden darunter liegenden Stützelementen 2a, 2b abgestützt. Die zwei Endabschnitte (5, vgl. 2) des Filterelementes 4 sind stoffschlüssig über Ultraschallschweißen mit den Leisten 18a und 18b der Verbindungselemente 14a und 14b verbunden.
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Eine Außenseite des Filterelementes 4 ist im Betrieb des Filtereinsatzes 1 von einem unter einem vergleichsweise hohen Druck stehenden hydraulischen Druckmittel angeströmt. Der Bodendeckel 6 und der Ablaufdeckel 8 sind mit den beiden Stützelementen (vgl. 1, 2a, 2b) verbunden, so dass das Filterelement 4 mit seinen beiden axialen Endabschnitten 36 und 38 in den beiden Deckeln 6 und 8 aufgenommen und sowohl axial als auch radial abgedeckt ist. Auf einer Innenseite der Stützelemente, also innerhalb des Filtereinsatzes 1, ist ein Ablaufraum 34 ausgebildet. Das Druckmittel muss durch das Filterelement 4 und durch die Stützelemente strömen, um auf die Seite des Ablaufraumes 34 zu gelangen. Von dort strömt das Druckmittel durch die Ablaufausnehmung 32 aus dem Filtereinsatz 1 ab. Das Filterelement 4 ist zur Vergrößerung seiner filterwirksamen Oberfläche gefaltet oder plissiert ausgebildet.
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4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 1 gemäß der 3 in einem Längsschnitt. In diesem Längsschnitt ist der innere Aufbau des Filtereinsatzes 1 dargestellt. Der Schnitt in 4 verläuft dabei exakt durch die beiden Stege 16a und 16b der Stützelemente 2a und 2b und durch zwei diametral dazu angeordnete Längsspanten 24. Diese Längsspanten 24 weisen Ausnehmungen 25 auf. Ein in die Betrachtungsebene gerichteter Blick fällt durch diese Ausnehmungen 25 und die Ausnehmungen 22 (vgl. 1) auf das jenseits der Stützelemente 2a und 2b angeordnete Filterelement 4, dessen Faltung bzw. Plissierung gut zu erkennen ist. Weiterhin ist in der Schnittdarstellung gut zu erkennen, dass das Stützelement 2a bzw. 2b erfindungsgemäß einstückig mit dem Stegen 16a bzw. 16b des Verbindungselementes (vgl. 1 und 2, 14a bzw. 14b) ausgebildet ist.
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Das obere Stützelement 2a ist über das Kupplungselement 26 mit dem unteren Stützelement 2b formschlüssig verbunden. An einer äußeren Mantelfläche 39 der Stützelemente 2a und 2b ist das Filterelement 4 radial abgestützt. An der in 4 unteren Seite des Stützelementes 2b ist über das Kupplungselement 26 bzw. über den Kupplungsvorsprung und die entsprechende Kupplungsaufnahme (nicht dargestellt) der Bodendeckel 6 formschlüssig befestigt. Das Filterelement 4 liegt mit seinem in 4 unteren axialen Endabschnitt an einer Ringstirnfläche 40 und an einer radialen Innenmantelfläche 41 des Bodendeckels 6 bündig an und ist mit diesem druckmitteldicht verklebt, so dass im Bereich des Bodendeckels 6 keine Bypass-Strömung des Druckmittels am Filterelement 4 vorbei in den Ablaufraum 34 möglich ist.
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Analog sind die Verhältnisse am in 4 oberen Ablaufdeckel 8. Auch hier liegt das Filterelement 4 mit seinem Endabschnitt an einer Ringstirnfläche 42 und an einer Innenmantelfläche 44 des Ablaufdeckels 8 bündig an und ist mit dem Ablaufdeckel 8 verklebt, so dass zwischen dem Filterelement 4 und dem Ablaufdeckel 8 keine Bypass-Strömung entstehen kann.
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Ist das Druckmittel von der Außenseite des Filtereinsatzes 1 durch das Filterelement 4 in den Ablaufraum 34 des Filtereinsatzes 1 eingeströmt, kann es im Folgenden ausschließlich durch die Ablaufausnehmung 32 aus dem Filtereinsatz 1 austreten. In die Ablaufausnehmung 32 ist dabei ein Aufnahmezapfen (nicht dargestellt) aufgenommen, über den das Druckmittel vom Filtereinsatz 1 abführbar ist. Der Aufnahmezapfen bzw. eine Ablaufleitung ist über einen Dichtring 10 gegen den Ablaufdeckel 8 abgedichtet.
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5 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 1 aus den 1 bis 4 in einer Draufsicht. Gut zu erkennen sind in dieser Draufsicht die vier Längsspanten 24, an denen radial die Ringe der Stützelemente angeordnet sind (durch den Ablaufdeckel 8 verdeckt). Die vier Längsspanten 24 sind dabei jeweils im Abstand von 90° radial und umfänglich an den Stützelementen verteilt ausgebildet. In die Betrachtungsebene der 4 hinein erstreckt sich der Ablaufraum 34.
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6 zeigt – für ein tieferes Verständnis der Verhältnisse am Ablaufdeckel 8 und zur Beschreibung des Kupplungselementes 26 – den Ablaufdeckel 8 des ersten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes 1 in einem perspektivischen Schnitt. Der Ablaufdeckel 8 ist als rotationssymmetrisches Teil ausgebildet, das die konzentrische Ablaufausnehmung 32 aufweist. In 6 oberhalb der Ablaufausnehmung 32 ist eine radial umlaufende Dichtungsnut 11 ausgebildet, in die der Dichtungsring (vgl. 10, 1 und 4) zur Abdichtung des Ablaufdeckels 8 gegen das Ablaufrohr bzw. den Aufnahmezapfen (nicht dargestellt) aufgenommen werden kann. An einer Unterseite des Ablaufdeckels 8 ist eine große umfänglich verlaufende Nut ausgebildet, die radial außen über die Innenmantelfläche 44 und axial über die Ringstirnfläche 42 begrenzt ist. In diese umlaufende Nut ist im montierten Zustand des Filtereinsatzes 1 das Filterelement (vgl. 4, 1 bis 4) eingepasst, und sein axialer Endabschnitt (vgl. 38, 3) durch Vergießen mit Filterklebstoff, an der Ringstirnfläche 42 und der Innenmantelfläche 44 verklebt, so dass keine Bypass-Strömung, die das Filterelement 4 umgehen würde, entstehen kann.
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Radial um die Ablaufausnehmung 32 herum ausgebildet ist das Kupplungselement 26. Dieses ist im Wesentlichen als ein Ringsteg ausgebildet. Radial außen am Ringsteg weist das Kupplungselement 26 den Kupplungsvorsprung 28 auf, der über eine im Wesentlichen konisch ausgebildete Radialschulter des Ringsteges gebildet ist. In 6 oberhalb des Kupplungsvorsprunges 28 ist die Kupplungsaufnahme 30 als radiale Rückstufung ausgebildet. Über einen passenden Kupplungsvorsprung 28 und eine zugehörige Kupplungsaufnahme 30 am Stützelement 2a ist auf diese Weise der Ablaufdeckel 8 am Stützelement 2a befestigbar.
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7 zeigt – für ein weiteres Verständnis des Kupplungselementes 26 bzw. der formschlüssigen Verbindung zwischen einem Stützelement und einem anderen Stützelement oder zwischen einem Stützelement und einem Deckel – ein Stützelement 102a eines zweiten Ausführungsbeispiels des Filtereinsatzes in einem perspektivischen Schnitt.
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Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 6 ist das Stützelement 102a vergleichsweise einfach ausgebildet. Es weist keine Längsspanten auf und besteht im Wesentlichen aus einem Stützrohr, das in seiner Wandung radiale Ausnehmungen 122 hat. Diese sind dabei entlang eines Umfanges des Stützelementes 102a nicht durchgängig ausgebildet, sondern sind von gleichmäßig über den Umfang verteilten Stegen 123 unterbrochen. In 7 oben ist analog zu den vorherigen 1 bis 6 das Kupplungselement 26 ausgebildet. Umfänglich am Endabschnitt des Stützelementes 102a verteilt sind dabei vier Kupplungsvorsprünge 28 und die Kupplungsaufnahme 30 ausgebildet.
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8 zeigt abweichend von den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen als drittes Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Explosionsdarstellung einen Filtereinsatz 201, dessen zwei Stützelemente 202a und 202b über einen Adapter 250 verbindbar sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Filtereinsatz dabei ohne ein Filterelement dargestellt. Dieses dritte Ausführungsbeispiel zeigt ein alternatives Verbindungskonzept zwischen den Stützelementen 202a, 202b untereinander, sowie zwischen dem Stützelement 202b und dem Bodendeckel 206.
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Der Adapter 250 ist als Ring ausgebildet, der an seiner radialen Außenseite und an jedem axialen Endabschnitt einen bereits aus den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 bekannten Kupplungsvorsprung 28 aufweist. Zwischen den beiden ist die Kupplungsaufnahme 30 als Nut ausgebildet.
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Die Stützelemente 202a und 202b weisen sowohl an ihren oberen als auch an ihren unteren Endabschnitten die jeweils identischen Kupplungselemente 26, die über Kupplungsvorsprünge 28 und die Kupplungsaufnahme 30 ausgebildet sind, auf. Da die Stützelemente 202a und 202b symmetrische Endabschnitte aufweisen, sind sie mit einem einfacheren Werkzeug herstellbar und eine Montage des Filtereinsatzes 201 ist vereinfacht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat diese Symmetrie jedoch zur Folge, dass die Endabschnitte der Stützelemente 202a und 202b nicht mehr wie in den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen direkt miteinander verbindbar sind. Hierzu dient nun der Adapter 250.
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Um eine korrekte Ausrichtung der Stützelemente 202a, 202b relativ zueinander zu erleichtern, ist an einer radialen Außenseite des Adapters 250 zwischen den beiden Kupplungsvorsprüngen 28 ein kleiner Montagesteg 252 ausgebildet. Passend zu diesem weist jeder Steg 216a und 216b der Verbindungselemente 214a und 214b der beiden Stützelemente 202a und 202b an seiner axialen Stirnseite eine Montagenut 254a bzw. 254b auf. Über den Montagesteg 252 und die Montagenuten 254a, 254b ist somit sichergestellt, dass die Verbindungselemente 214a und 214b auf einfache Weise zueinander fluchtend montierbar sind.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Kupplungselement an den Stützelementen und Deckeln über eine radial umlaufende und abwechselnde Anordnung von Kupplungsvorsprüngen und Kupplungsaufnahmen derart ausgebildet sein, dass jeder Endabschnitt eines. Stützelementes mit jedem anderen Endabschnitt von. Stützelementen oder mit jedem Deckel verbindbar ist.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Filtereinsatz an beiden axialen Endabschnitten jeweils einen Ablaufdeckel mit einer Ablaufausnehmung bzw. jeweils einen Zulaufdeckel mit einer Zulaufausnehmung aufweisen.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Stützelement mit dem Bodendeckel oder dem Ablaufdeckel oder dem Zulaufdeckel einstückig, beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen liegt eine Anzahl von Längsspanten bevorzugt zwischen eins und zwanzig. Eine höhere Anzahl ist möglich. Die Längsspanten können alternativ oder ergänzend zu den gezeigten Ausführungsbeispielen auch ohne Ausnehmungen oder am Stützelement radial nach innen vergleichsweise kurz als flache Rippen ausgebildet sein.
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Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Filterelement und den Deckeln über Ultraschallschweißen ausgebildet sein.
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Das Filterelement kann alternativ als Oberflächenfilterelement beispielsweise als Siebfilterelement ausgebildet sein.
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Offenbart ist ein Filtereinsatz mit zumindest einem fluiddurchlässigen Stützelement, an dem ein mit einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagbares Filterelement direkt oder indirekt abgestützt ist, wobei der Filtereinsatz ein Verbindungselement hat, über das Endabschnitte des Filterelementes oder von Filterelementen verbunden sind. Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement mit dem Stützelement dabei einstückig ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtereinsatz
- 2a, 2b; 102a; 202a, 202b
- Stützelement
- 4, 4'
- Filterelement
- 5
- Endabschnitt
- 6; 206
- Bodendeckel
- 8
- Ablaufdeckel
- 10
- Dichtungsring
- 11
- Dichtungsnut
- 12
- Filterlängsachse
- 14a, 14b; 214a, 214b
- Verbindungselement
- 16a, 16b; 216a, 216b
- Steg
- 18a, 18a', 18b
- Leiste
- 20
- Ring
- 22; 122
- Ausnehmung
- 123
- Steg
- 24
- Längsspant
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Kupplungselement
- 28
- Kupplungsvorsprung
- 30
- Kupplungsaufnahme
- 32
- Ablaufausnehmung
- 34
- Ablaufraum
- 36
- axialer Endabschnitt
- 38
- axialer Endabschnitt
- 39
- Mantelfläche
- 40
- Ringstirnfläche
- 41
- Innenmantelfläche
- 42
- Ringstirnfläche
- 44
- Innenmantelfläche
- 250
- Adapter
- 252
- Montagesteg
- 254
- Montagenut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1089789 B1 [0005]
- EP 1409106 B1 [0008]
