DE102011110755A1

DE102011110755A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE102011110755A1
Application number: DE201110110755
Authority: DE
Inventors: Norbert Sann; Dirk Röder
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: DE102011110755B4

Abstract

Ein Filterelement mit einem vorzugsweise mehrlagig ausgebildeten Filtermedium (3), das sternartig gefaltet ist und einen Hohlzylinder bildet, der vorzugsweise ein fluiddurchlässiges Stützrohr umgibt, und mit zumindest einem das Filtermedium (3) außenseitig zumindest teilweise umringenden Flächenelement (1), an dem Fixiermittel (5) vorgesehen sind, die mit dem Filtermedium (3) zur Stabilisierung der Geometrie der Falten zusammenwirken, ist dadurch gekennzeichnet, dass Fixiermittel in Form von vom jeweiligen Flächenelement (1) vorspringenden Fixierkörpern (5) vorgesehen sind, die zumindest teilweise in die zwischen den Faltenrücken gebildeten Faltenzwischenräume (9) stabilisierend eingreifen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem vorzugsweise mehrlagig ausgebildeten Filtermedium, das sternartig gefaltet ist und einen Hohlzylinder bildet, der vorzugsweise ein fluiddurchlässiges Stützrohr umgibt, und mit zumindest einem das Filtermedium außenseitig zumindest teilweise umringenden Flächenelement, an dem Fixiermittel vorgesehen sind, die mit dem Filtermedium zur Stabilisierung der Geometrie der Falten zusammenwirken.
Derartige Filterelemente mit einem gefalteten oder plissierten Filtermedium kommen bei Systemen und Anlagen, in denen Fluide als Betriebsmittel angewandt werden, zum Einsatz, um die einwandfreie Beschaffenheit der betreffenden Fluide sicherzustellen. Bei den in Frage kommenden Fluiden kann es sich beispielsweise um Schmieröle, Kraftstoffe und Hydraulikflüssigkeiten, um Prozesswässer sowie um Luftströme handeln, die mit Verunreinigungen belastet sind, die kolloidale oder als Feststoffpartikel vorliegende Verunreinigungen enthalten. Insbesondere bei höherwertigen Anlagen ist es aus Sicherheitsgründen und auch aus wirtschaftlichen Gründen heraus erforderlich, dass die im Einsatz befindlichen Filterelemente über die vorgesehenen Einsatzzeiten hinaus ihre volle Leistungsfähigkeit erbringen. Fehlfunktionen der Filterelemente würden Betriebsstörungen, bis hin zum Ausfall der Anlagen, verursachen, was zu wirtschaftlichen Schäden führen kann.
Beim Betrieb von Filterelementen mit sterngefalteten Filtermedien ist eine mögliche Ursache einer Fehlfunktion darin zu sehen, dass beim Durchströmen der gefalteten Struktur des Filtermediums dieses lokalen Beanspruchungen ausgesetzt ist, durch die es zu örtlichen Blockbildungen der Falten kommen kann, wodurch vereinzelte Areale der Filterfläche miteinander verblockt werden, so dass an diesen Bereichen kein oder nur ein geringerer Durchfluss mit entsprechend geringer Schmutzaufnahme mehr stattfindet. Ein Lösungsvorschlag zur Behebung dieser Fehlerquelle, der in DE 10 2004 054 245 A1 offenbart ist, sieht bei einem Filterelement der eingangs genannten Gattung Stabilisiermittel in Farm von bandförmigen Flächenelementen vor, die als geschlossener Ring um die Außenseite des Filtermediums herumgelegt sind, wobei als Fixiermittel an den Innenseiten der Bänder Verbindungsstellen mit den anliegenden Faltenrücken des Filtermediums gebildet sind. Die Verbindungsstellen sind jeweils durch Schweißstellen ausgebildet, an denen durch thermischen Prozess die Werkstoffe der äußeren Lage des Filtermediums und des anliegenden Bandes miteinander verschmolzen sind.
Abgesehen davon, dass in Anbetracht der großen Anzahl plissierter Falten eine Vielzahl von Schweißvorgängen auszuführen ist, was die Herstellung kompliziert und verteuert, besteht ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung darin, dass die Freiheit der Werkstoffwahl insofern eingeschränkt ist, als für die bandförmigen Flächenelemente und die äußere Lage des Filtermediums eine Werkstoffpaarung gewählt werden muss, die für einen daran unmittelbar auszuführenden Schweißvorgang kompatibel ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Filterelement zur Verfügung zu stellen, das einfach und rationell herstellbar ist, nichts desto weniger jedoch eine einwandfreie Stabilisierung der Faltengeometrie gewährleistet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Filterelement gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass als Fixiermittel Fixierkörper vorgesehen sind, die sich am jeweiligen Flächenelement befinden und in die zwischen den Faltenrücken gebildeten Faltenzwischenräume stabilisierend eingreifen. Damit erfolgt die Stabilisierung, ohne dass eine Vielzahl von Schweißstellen ausgebildet werden muss, beim Anbringen der jeweiligen Flächenteile am Filtermedium, indem ein formschlüssiger Eingriff der vorspringenden Fixiermittel in die Faltenzwischenräume erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Freiheit bei der Materialauswahl zwischen Filtermedium und Flächenelement besteht.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist ein Flächenelement in Form eines fluiddurchlässigen, die Außenseite des Filtermediums großflächig, vorzugsweise vollflächig, umgebenden Stützmantels vorgesehen, an dem innenseitig als Fixierkörper Vorsprünge, insbesondere in Form von Noppen, vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise dient hierbei eine Komponente, wie sie in Form des Stützmantels bei vielen Ausführungsformen von Filterelementen als Schutzhülle für das Filtermedium vorgesehen ist, gleichzeitig als Komponente der Stabilisiereinrichtung für die Faltengeometrie.
Mit Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Noppen am Stützmantel in Reihen angeordnet sind, die jede auf einen Faltenzwischenraum ausgerichtet ist. Bei Anlage des Stützmantels ist dadurch mit jedem Faltenzwischenraum eine Noppenreihe in stabilisierendem Eingriff.
Bei Stützmänteln, bei denen für die Fluiddurchlässigkeit eine Lochung vorgesehen ist, ist die Anordnung mit Vorteil so getroffen, dass die Löcher in Reihen angeordnet sind, die zwischen den Reihen der Noppen mittig und dazu parallel verlaufen.
Hinsichtlich des Lochmusters können vorzugsweise in benachbarten Reihen jeweils Noppen und Löcher miteinander abwechselnd angeordnet sein.
In besonders vorteilhafter Weise kann der Stützmantel aus Kunststoff mit daran einstückig angeformten Noppen gebildet sein.
Für Filterelemente, bei denen kein äußerer Stützmantel als Schutzhülle für das Filtermedium erforderlich ist, könnten für die Faltenstabilisierung mehrere Flächenelemente in Form von Bändern vorgesehen sein, die das Filtermedium im Abstand voneinander umringen und innenseitig mit den Fixierkörpern versehen sind.
Insbesondere bei bandförmigen Flächenelementen kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass am jeweiligen Band als Fixierkörper mindestens eine Reihe von sternförmigen Zacken vorgesehen ist, wobei die Zakken in Abständen voneinander angeordnet sind, die den Abständen aufeinanderfolgender Faltenzwischenräume des Filtermediums entsprechen.
Die Herstellung der mit einem Stützmantel versehenen Filterelemente gestaltet sich besonders einfach und rationell, wenn der Stützmantel aus Teilen einer mit der Lochung und den Noppen versehenen Kunststoffbahn gebildet ist, in der ein zwei Teile miteinander verbindendes, sich parallel zu den Reihen der Löcher und Noppen erstreckendes Filmscharnier gebildet ist, um das die Teile unter Bildung je einer Halbschale gegeneinander schwenkbar und um das Filtermedium zur Bildung des Stützmantels herumlegbar sind. Nach Anlage der Halbschalen brauchen diese lediglich endseitig verbunden zu werden, um den Stützmantel zu schließen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Kunststoffbahn zur Bildung eines äußeren Stützmantels für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filterelements;
2 eine Seitenansicht der Kunststoffbahn von 1;
3 eine vergrößert gezeichnete Teilansicht des in 2 mit III bezeichneten Bezirks;
4 eine Draufsicht zweier Halbschalen, die aus der Kunststoffbahn von 1 und 2 geformt sind, um einen hohlzylindrischen Stützmantel für ein erfindungsgemäßes Filterelement zu bilden;
5 eine Schnittdarstellung der Halbschalen entsprechend der Schnittlinie V-V von 4;
6 eine abgebrochene, perspektivische Darstellung lediglich eines Teils des Filtermediums eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filterelements ohne äußeren Stützmantel mit Flächenelementen in Form von Bändern zur Faltenstabilisierung und
7 eine der 3 ähnliche Teildarstellung zur Veranschaulichung der Faltenstabilisierung bei dem Ausführungsbeispiel von 6.
Die 1 bis 5 beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filterelements, bei dem dieses einen fluiddurchlässigen äußeren Stützmantel aufweist, der die Außenseite des Filtermediums 3 des Filterelements umgibt. Dieses ist im Übrigen in der Zeichnung nicht dargestellt, da es von einer dem Stand der Technik entsprechenden Bauweise in Form einer zylindrischen Filterpatrone ausgebildet sein kann, bei der ein sternförmig gefaltetes oder plissiertes Filtermedium 3 einen Hohlzylinder bildet, der vorzugsweise ein inneres, fluiddurchlässiges Stützrohr umgibt und endseitig mittels Endkappen eingefasst sein kann.
Für die Stabilisierung der Faltengeometrie ist die den Stützmantel bildende Kunststoffbahn 1 an der am Filtermedium 3 (siehe 3) anliegenden Seite mit vorspringenden, im Ganzen kegelförmigen Noppen 5 versehen. Diese sind, wie am deutlichsten aus 1 und 2 zu ersehen ist, in zueinander parallelen Reihen 7 angeordnet, die ebenso wie die Noppen 5 selbst in den Figuren nicht sämtlich beziffert sind. Die Reihen 7 verlaufen geradlinig und zueinander parallel in Axialrichtung und in Abständen voneinander, die den Abständen zwischen aufeinanderfolgenden, nach außen offenen Faltenzwischenräumen 9 (siehe 3) entsprechen. Wenn die Kunststoffbahn 1 als äußerer Stützmantel um den Außenumfang des Filtermediums 3 herumgelegt ist, greifen daher in jeden Faltenzwischenraum 9 eine Noppenreihe 7 mit der entsprechenden Vielzahl von Noppen 5 ein. Wie der 1 zu entnehmen ist, ist eine große Anzahl von Noppen 5 für jeden Faltenzwischenraum 9 vorgesehen, so dass eine gute stabilisierende Wirkung über den Längenbereich jeder Falte des Filtermediums 3 erreicht wird. Bei dem hier gezeigten Beispiel weist die Kunststoffbahn 1 und somit der aus ihr geformte Stützmantel für die Fluiddurchlässigkeit eine Lochung auf, wobei Löcher 11 (in den Figuren nicht sämtliche beziffert) in Reihen angeordnet sind, die zu den Reihen 7 der Noppen 5 parallel und mittig zwischen diesen Reihen 7 verlaufen, wobei sich in benachbarten Reihen jeweils Noppen 5 und Löcher 11 miteinander abwechseln.
Die 4 und 5 verdeutlichen die Bildung des äußeren Stützmantels aus zwei Halbschalen 13, die dadurch gebildet sind, dass zwei Teile der Kunststoffbahn 1 über ein Filmscharnier 15 miteinander verbunden sind, die eine axiale, d. h. zu den Noppenreihen 7 und den Faltenzwischenräumen 9 parallel verlaufende, axiale Schwenkachse 17 definiert, um die die Teile der Kunststoffbahn 1 geschwenkt und in Form der Halbschalen 13 um das Filtermedium 3 gelegt werden können. Durch Verschweißen oder Verkleben der aneinanderliegenden Enden 19 der Kunststoffbahn 1 wird sodann der Stützmantel geschlossen.
6 und 7 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle eines durch einen Stützmantel gebildeten, großflächigen Flächenelementes zur Bildung der Faltenstabilisierung einzelne Flächenelemente vorgesehen sind, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch im Abstand voneinander angeordnete Kunststoffbänder 21 gebildet sind. In entsprechender Weise, wie dies beim vorherigen Beispiel der Fall ist, sind an der Innenseite der Bänder 21 Fixiermittel in Form von Vorsprüngen vorgesehen, die wie die Noppen 5 des ersten Beispiels passend und stabilisierend in die Faltenzwischenräume 9 eingreifen. Beim Beispiel von 6 und 7 sind die Vorsprünge in Form von sternartigen Zacken 23 geformt. An jedem Band 21 könnte eine Reihe der Zacken 23 oder, bei entsprechender Bandbreite, mehrere Reihen der Zacken 23 vorgesehen sein.
Bei beiden dargestellten Ausführungsbeispielen sind die als Fixiermittel dienenden Noppen 5 und Zacken 23 jeweils an der Außenseite der Kunststoffbahn 1 bzw. des Bandes 21 einstückig angeformt. Derartige Vorsprünge, wie Noppen 5 und Zacken 23, könnten auch durch einen Prägevorgang an der betreffenden Kunststoffbahn 1 oder dem Band 21 gebildet sein, indem durch Prägen napfartige Ausstülpungen gebildet werden.
Mit den hier benutzten Begriffen „sternartige” oder „plisseeartige” Faltung des Filtermediums 3 ist nicht nur eine Faltengeometrie gemeint, bei der die Falten jeweils gleiche Faltenhöhe haben, sondern es kann sich auch um eine Faltung handeln, bei der die Falten unterschiedliche Längen zwischen Faltengrund und Faltenrücken haben.
Die das Filtermedium 3 umringenden Flächenelemente 1 oder 21 könnten, anstatt der hier gezeigten geschlossenen Umringung, auch in Form von Teilsegmenten jeweils einen zugeordneten Teilbereich des Umfanges umringen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004054245 A1 [0003]

Claims

Filterelement mit einem vorzugsweise mehrlagig ausgebildeten Filtermedium (3), das sternartig gefaltet ist und einen Hohlzylinder bildet, der vorzugsweise ein fluiddurchlässiges Stützrohr umgibt, und mit zumindest einem das Filtermedium (3) außenseitig zumindest teilweise umringenden Flächenelement (1; 21), an dem Fixiermittel (5; 23) vorgesehen sind, die mit dem Filtermedium (3) zur Stabilisierung der Geometrie der Falten zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass Fixiermittel in Form von vom jeweiligen Flächenelement (1; 21) vorspringenden Fixierkörpern (5; 23) vorgesehen sind, die zumindest teilweise in die zwischen den Faltenrücken gebildeten Faltenzwischenräume (9) stabilisierend eingreifen.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenelement (1) in Form eines fluiddurchlässigen, die Außenseite des Filtermediums (3) großflächig, vorzugsweise vollflächig, umgebenden Stützmantels vorgesehen ist, an dem innenseitig als Fixierkörper Vorsprünge, insbesondere Noppen (5), vorgesehen sind.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (5) am Stützmantel in Reihen (7) angeordnet sind, die jede auf einen Faltenzwischenraum (9) ausgerichtet ist.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützmantel eine Lochung aufweist, deren Löcher (11) in Reihen angeordnet sind, die zwischen den Reihen (7) der Noppen (5) mittig und dazu parallel verlaufen.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in benachbarten Reihen jeweils Noppen (5) und Löcher (11) miteinander abwechselnd angeordnet sind.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützmantel aus Kunststoff mit daran einstückig angeformten Noppen (5) gebildet ist.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flächenelemente in Form von Bändern (21) vorgesehen sind, die das Filtermedium (3) im Abstand voneinander umringen und innenseitig mit den Fixierkörpern (5; 23) versehen sind.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am jeweiligen Band (21) als Fixierkörper mindestens eine Reihe von sternförmigen Zacken (23) vorgesehen ist, die in Abständen voneinander angeordnet sind, die den Abständen aufeinanderfolgender Faltenzwischenräume (9) des Filtermediums (3) entsprechen.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützmantel aus Teilen einer mit den Löchern (11) und den Noppen (5) versehenen Kunststoffbahn (1) gebildet ist, in der ein zwei Teile miteinander verbindendes, sich parallel zu den Reihen der Löcher (11) und Noppen (5) erstreckendes Filmscharnier (15) gebildet ist, um das die Teile unter Bildung je einer Halbschale (13) gegeneinander schwenkbar und um das Filtermedium (3) zur Bildung des Stützmantels herumlegbar und endseitig (19) miteinander verbindbar sind.