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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Doppelbalgfilter zum Filtern von Flüssigkeiten mit einem ersten Filterbalg und einem den ersten Filterbalg radial umschließenden zweiten Filterbalg, die an ihren axialen Stirnseiten Endscheiben aufweisen, wobei an mindestens einer Endscheibe mindestens eine Abführöffnung zum Abführen von gefilterter Flüssigkeit ausgebildet ist.
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Stand der Technik
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Es sind Doppelbalgfilter zur Flüssigkeitsfiltration, insbesondere zum Filtern von Dielektrika bei Erodiermaschinen, bekannt, bei denen die Filterbälge zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind. Ein erster, innerer Filterbalg weist hierbei an seiner Innenseite ein Stützrohr auf, ein zweiter, den ersten umgebenden Filterbalg ist an seiner radialen Außenseite von einem weiteren Stützrohr umgeben. An den Stirnseiten des Doppelbalg-Filterelementes sind Endscheiben vorgesehen, welche die Filterbälge in axialer Richtung begrenzen und eine Dichtungsfunktion aufweisen. Die Filterbälge sind radial voneinander beabstandet angeordnet, so dass sich zwischen ihnen ein sich in axialer Richtung erstreckender, ringförmiger Zwischenraum (Spalt) ergibt. An mindestens einer der Endscheiben ist eine Eintrittsöffnung vorgesehen, über welche die zu filternde Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Filterbälgen eintritt und den ersten, inneren Filterbalg radial nach innen und den zweiten, äußeren Filterbalg radial nach außen durchströmt. Dabei werden die Filterbälge mittels der Stützrohre entgegen der Strömungsrichtung in ihrer Position gehalten. In einem zentrischen Bereich des Doppelbalgfilters, welcher die Reinseite des ersten, inneren Filterbalgs bildet, ist in einer der Endscheiben eine Austrittsöffnung zum Abführen der gefilterten Flüssigkeit vorgesehen. Die radial durch den zweiten Filterbalg strömende Flüssigkeit wird an der die Reinseite bildenden Außenseite des zweiten Filterbalgs abgeführt.
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Beispielsweise ist aus der
WO 2006/066 697 A1 ein Fluidfilter für Brennkraftmaschinen, mit einem äußeren Gehäuse bekannt, dessen Innenraum in mindestens zwei getrennte Kammern unterteilt ist, an welche eine Einlassleitung für das zu filternde Fluid und eine Auslassleitung für die gefilterte Flüssigkeit angeschlossen sind.
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Aus der
WO 2006/107 721 A1 ist bekannt ein Filterelement mit einer ersten, äußeren schlauchförmigen Filtermedienkonstruktion und einer zweiten, inneren Filtermedienkonstruktion, wobei sich die zweite Filtermedienkonstruktion innerhalb eines ersten offenen Filterinnenraums befindet und radial von der ersten Filtermedienkonstruktion beabstandet ist, wobei eine Kunststoffinnenhülle um die erste Filtermedienkonstruktion und eine Kunststoffaußenhülle um die zweite Filtermedienkonstruktion vorgesehen ist.
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Derartige Doppelbalgfilter werden insbesondere bei Erodiermaschinen eingesetzt, bei denen ein starker Differenzdruck zwischen Roh- und Reinseite herrscht, so dass der jeweilige Filter- bzw. Faltenbalg an dem jeweiligen Stützrohr abgestützt wird. Bei dem beschriebenen Doppelbalgfilter sind zwei reinseitige Drainagen erforderlich und es muss zweimal abgedichtet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Doppelbalgfilter bereitzustellen, der kompakt und leicht sowie kostengünstig herzustellen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Doppelbalgfilter der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein sich in axialer Richtung zwischen den beiden Filterbälgen erstreckendes Mittelrohr vorgesehen ist, und dass die Abführöffnung zwischen den beiden Filterbälgen gebildet ist.
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Um einen störungsfreien Filterbetrieb des Doppelbalgfilters zu gewährleisten, werden die beiden Filterbälge ebenfalls entgegen der Strömungsrichtung der Flüssigkeit abgestützt, und zwar durch das Mittelrohr. Bei dem erfindungsgemäßen Doppelbalgfilter erfolgt die Durchströmung der Filterbälge somit in radialer Richtung auf das Mittelrohr zu. Der erste Filterbalg wird radial von innen, der zweite Filterbalg radial von außen durchströmt. Dies bewirkt, dass am Mittelrohr ausgeglichene Druckverhältnisse herrschen. Um die gefilterte Flüssigkeit aus dem Doppelbalgfilter abzuführen und damit das Durchströmen der Filterbälge in Richtung des Mittelrohrs zu ermöglichen, ist die Abführöffnung zwischen den beiden Filterbälgen vorgesehen. Indem das Mittelrohr die Filterbälge stützt, kann auf weitere Stützelemente insbesondere an der äußeren Mantelfläche des Doppelbalgfilters verzichtet werden. Ferner ist nur ein Dichtelement zur Trennung von Roh- und Reinseite erforderlich. Insbesondere kann auch auf einen Außenmantel des Doppelbalgfilters 1 verzichtet werden.
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Erfindungsgemäß weist das Mittelrohr eine strömungsumlenkende Struktur zum Ableiten der gefilterten Flüssigkeit in Richtung der Abführöffnung auf. Ein herkömmliches Mittelrohr weist eine gitterförmige Struktur mit einer Mehrzahl von in Längs- und Querrichtung verlaufenden Streben auf, zwischen denen Öffnungen zum radialen Durchtritt von Flüssigkeit gebildet sind. Da die Filterbälge in einem endseitigen Bereich ihrer Falten an dem Mittelrohr anliegen, ist es günstig, wenn dieses eine Struktur aufweist, die eine Umlenkung der in radialer Richtung einströmenden, gereinigten Flüssigkeit in Richtung auf die Abführöffnung ermöglicht. Somit kann ein schnelles Abführen der gefilterten Flüssigkeit und damit die Effektivität des Doppelbalgfilters erhöht werden.
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Erfindungsgemäß ist die strömungsumlenkende Struktur des Mittelrohrs in Form von wendeltreppenförmigen Stegen ausgebildet. Die wendeltreppenförmigen Stege ermöglichen eine Strömungsumlenkung und damit ein Abfließen der gefilterten Flüssigkeiten in Richtung der Abführöffnung. Um die Stabilität des Mittelrohrs in axialer Richtung des Doppelbalgfilters zu gewährleisten, können mehrere wendeltreppenförmig angeordnete Stege in axialer Richtung übereinander vorgesehen sein, die z. B. über sich in axialer Richtung erstreckende (Gitter-)Streben miteinander verbunden sind. Diese Streben sind in radialer Richtung verhältnismäßig dünn und erstrecken sich nicht über die gesamte radiale Erstreckung des Mittelrohrs, um den Flüssigkeitstransport nicht zu behindern. Bevorzugt ist der Doppelbalgfilter derart angeordnet, dass ein Abführen der gefilterten Flüssigkeit durch die Schwerkraft, die auf die gefilterte Flüssigkeit wirkt, unterstützt wird, d. h. die Abführöffnung ist in der unteren Endscheibe angeordnet. Die wendelförmigen Stege können beispielsweise aus für die Bildung von Stützrohren für den Filterbereich üblichen Kunsstoffen hergestellt sein. Es sind jedoch auch andere Materialien denkbar, z. B. metallische Materialien.
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Erfindungsgemäß sind die wendeltreppenförmigen Stege an ihren axialen Stirnseiten mit den Endscheiben verbunden. Beispielsweise können die Endscheiben auf das Mittelrohr aufgesteckt werden, wobei die Filterbälge an ihren axialen Stirnseiten mit den Endscheiben verklebt oder verschweißt werden. Somit wirkt eine über die Endscheiben in den Doppelbalgfilter eingeleitete Kraft auf das Mittelrohr, das diese aufnimmt. Die Verbindung der Faltenbälge mit den Endscheiben dienen auch der Abdichtung zwischen Roh- und Reinseite der Filterbälge.
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Erfindungsgemäß ist an mindestens einer Endscheibe zwischen den kleiden Filterbälgen eine Mehrzahl von Abführöffnungen vorgesehen. Hierbei sind die Abführöffnungen in der Endscheibe zwischen den einzelnen wendeltreppenförmigen Stegen ausgebildet. Wenn mehrere wendeltreppenförmige Stege die gefilterte Flüssigkeit abführen, ist typischer Weise für jeden der Stege eine Abführöffnung vorgesehen.
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Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Filterbalg an dem Mittelrohr anliegen. Die Filterbälge bzw. die dem Mittelrohr zugewandte Enden der jeweiligen Falten liegen an dem Mittelrohr an und bewirken eine besonders wirksame Abstützung der Filterbälge. Darüber hianaus wird beispielsweise eine Biegebelastung des Mitelrohrs durch die auf das Mitelrohr drückenden Filterbälge vermieden, da die Filterbälge beidseitig an dem Mittelrohr anliegen und sich dadurch die auf das Mittelrohr in radialer Richtung wirkenden Kräfte im Wesentlichen aufheben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite, insbesondere zylindrische Filterbalg konzentrisch zum ersten, insbesondere zylindrischen Filterbalg angeordnet. Durch die zylindrische Form der Filterbälge in Kombination mit der konzentrischen Anordnung der Filterbälge wird nur ein geringer Bauraum benötigt. Darüber hinaus wird durch die Anordnung der Filterbälge ein in radialer Richtung in der Breite gleichbleibender umlaufender Zwischen- bzw. Ringraum zwischen den Filterbälgen für das zylindrische Mittelrohr gebildet.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine Endscheibe mindestens eine Zuführöffnung für ungefilterte Flüssigkeit in einen radial innen liegenden, rohseitigen Bereich des Doppelbalgfilters aufweist. Indem die zu filternde Flüssigkeit über den innen liegenden Bereich in radialer Richtung in den ersten Filterbalg und zusätzlich über die radial außenliegende Außenseite des zweiten Filterbalgs in radialer Richtung zum Mittelhrohr strömt, ist eine effiziente Filterung bei geringem Bauraum gewährleistet. Beispielsweise kann sich die Zuführöffnung auf der der Abführöffnung abgewandten Seite des Doppelbalgfilters befinden, damit nur ein Dichtelement zur Trennung von Roh- und Reinseite vorgesehen werden muss.
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Der Doppelbalgfilter kann insbesondere in einem Gehäuse einer Filteranordnung zum Filtern von Flüssigkeiten, z. B. bei Erodiermaschinen, verwendet werden. Duch den kompakten Aufbau des Doppelbalgfilters ist es möglich, diesen in einfacher Art und Weise in ein bestehendes Filtersystem oder in eine bestehende Fiteranlage zu integrieren. Das Gehäuse kann beispielsweise eine (obere), rohseitige Eintrittsöffnung und eine (untere) reinseitige Austrittsöffnung zum Abführen von gereinigter Flüssigkeit aufweisen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Doppelbalgfilters,
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2 einen erfindungsgemäßen Doppelbalgfilter in der Draufsicht sowie
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3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Doppelbalgfilters gemäß der Schnittlinie A-A in 2.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt einen Doppelbalgfilter 1, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Doppelbalgfilter 1 weist einen inneren Filterbalg 2 und einen äußeren Filterbalg 3 auf. Beide Filterbälge 2, 3 sind zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet. Zwischen dem inneren Filterbalg 2 und dem äußeren Filterbalg 3 ist ein Zwischenraum 4 in Form eines Ringspalts vorgesehen. An den axialen Stirnseiten der Filterbälge 2, 3 sind Endscheiben 5 angeordnet und mit den Filterbälgen 2, 3 dichtend verbunden. An der radial innen liegenden Innenseite des inneren Filterbalgs 2 ist ein inneres Stützrohr 6 vorgesehen, das den inneren Filterbalg 2 stützt. An der Außenseite des äußeren Filterbalgs 3 ist ein äußeres Stützrohr 7 angeordnet, dass den äußeren Filterbalg 3 stützt.
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Sowohl das innere Stützrohr 6 als auch das äußere Stützrohr 7 liegen an den Filterbälgen 2, 3 an. Das innere und das äußere Stützrohr 6, 7 weisen Öffnungen 9 auf, so dass Flüssigkeit das innere und das äußere Stützrohr 6, 7 in radialer Richtung durchströmen kann. Im Bereich des Zwischenraums 4 weist die untere Endscheibe 5 eine Eintrittsöffnung 10 auf, durch die zu filternde Flüssigkeit in axialer Richtung in den Doppelbalgfilter 1 eintritt (Pfeil 11). Von dem Zwischenraum 4 ausgehend strömt die zu filternde Flüssigkeit in radialer Richtung nach innen durch den inneren Filterbalg 2 (Pfeil 12) und in radialer Richtung nach außen durch den äußeren Filterbalg 3 (Pfeil 13). Das innere und das äußere Stützrohr 6, 7 stützen dabei den inneren und den äußeren Balg 2, 3 entgegen der jeweiligen Strömungsrichtung 12, 13 ab. Die gefilterte Flüssigkeit fließt an der Außenseite des äußeren Stützrohrs 7 ab. Die untere Endscheibe 5 weist eine Austrittsöffnung 14 auf, die von dem inneren Stützrohr 6 umschlossen wird. An der Endscheibe 5, an der die Austrittsöffnung 14 gebildet ist, sind radial außen und radial innen liegende Dichtungselemente 15 angebracht. Mittels dieser Dichtungselemente 15 wird die Reinseite von der Rohseite des Doppelbalgfilters 1 dichtend abgetrennt.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Doppelbalgfilters 1 in einer Draufsicht dargestellt, in der eine erste, kreisförmige Endscheibe 16 mit einer Zuführöffnung 17 zu erkennen ist.
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3 zeigt den Doppelbalgfilter 1 aus 2 in der Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A. Der Doppelbalgfilter 1 von 2 und 3 unterscheidet sich von dem Doppelbalgfilter 1 von 1 dadurch, dass zwischen einem ersten, inneren Filterbalg 18 und einem zweiten, äußeren Filterbalg 19 ein Mittelrohr 20 vorgesehen ist. Sowohl der erste Filterbalg 18 als auch der zweite Filterbalg 19 sind an dem Mittelrohr 20 anliegend angeordnet. Beide Filterbälge 18, 19 sind zylindrisch ausgestaltet und konzentrisch zueinander angeordnet, wobei der zweite Filterbalg 19 den ersten Filterbalg 18 umschließt. An den axialen Stirnseiten des ersten und des zweiten Filterbalgs 18, 19 sind die erste, obere Endscheibe 16 und eine zweite, untere Endscheibe 21 angeordnet. Die erste Endscheibe 16 und die zweite Endscheibe 21 sind im vorliegenden Beispiel mit dem ersten Filterbalg 18 und dem zweiten Filterbalg 19 verklebt. Es sind aber auch andere Befestigungsarten für den ersten und den zweiten Filterbalg 18, 19 an der ersten und der zweiten Endscheibe 16, 21 denkbar. Die zweite Endscheibe 21 weist eine Mehrzahl von Abführöffnungen 22 auf, die zwischen dem ersten und dem zweiten Filterbalg 18, 19 an das Mittelrohr 20 angrenzend gebildet sind.
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Ein weiterer Unterschied zwischen dem Doppelbalgfilter 1 von 3 und dem Doppelbalgfilter 1 von 1 liegt darin, dass an dem Mittelrohr 20 eine flüssigkeitsumlenkende Struktur in Form von wendeltreppenförmigen Stegen 23 gebildet ist. Die wendeltreppenförmigen Stege 23 sind endseitig mit der ersten und der zweiten Endscheibe 16, 21 verbunden und weisen Leitflächen 24 zum Abführen von Flüssigkeit auf. Dabei beschreiben die wendeltreppenförmigen Stege 23 koaxiale Spiralbahnen, die an einer jeweiligen Abführöffnung 22 der unteren Endscheibe 21 enden, so dass die gefilterte Flüssigkeit nach unten abgeführt werden kann.
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Im Folgenden soll die Funktionsweise des Doppelbalgfilters 1 von 3 erläutert werden. Die zu filternde Flüssigkeit tritt einerseits durch die Zufuhröffnung 17 (Pfeil 25) in einen radial innen liegenden, rohseitigen Bereich des Doppelbalgfilters 1 als auch über die Außenseite (Pfeile 26) des zweiten Filterbalgs 19 in radialer Richtung in den Doppelbalgfilter 1 ein. Die auf der Innenseite des ersten Filterbalgs 18 befindliche zu filternde Flüssigkeit durchströmt den ersten Filterbalg 18 in radialer Richtung nach außen (Pfeile 27). Die auf der radial außen liegenden Außenseite des zweiten Filterbalgs 19 befindliche zu filternde Flüssigkeit durchströmt den zweiten Filterbalg 19 in radialer Richtung nach innen (Pfeile 28). Auf der Reinseite des ersten und des zweiten Filterbalgs 18, 19 befindet sich das Mittelrohr 20 mit den wendeltreppenförmigen Stegen 23. Die wendeltreppenförmigen Stege 23 weisen in Richtung der Abführöffnung 22, sodass die gefilterte Flüssigkeit mittels der Leitflächen 24 in Richtung der Abführöffnung 22 geleitet wird, von wo die gefilterte Flüssigkeit abgeführt wird.
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Der Doppelbalgfilter 1 ist hierbei in einem Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet und eine radial außen liegende Dichtung der unteren Endscheibe 21 dichtet die Reinseite mit der Abführöffnung an dem Gehäuse gegen die Rohseite ab. Das Gehäuse verfügt über eine Zu- und eine Ableitung (nicht dargestellt), durch die zu filternde Flüssigkeit in das Gehäuse eintritt und gefilterte Flüssigkeit aus dem Gehäuse austritt.
