DE102011110759A1

DE102011110759A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE102011110759A1
Application number: DE102011110759A
Authority: DE
Inventors: Viktor Josef Lauer; Daniel Kleemann; Alexander Nenno; John Otto
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

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 (13), an dem Fixiermittel (15) vorgesehen sind, die mit dem Filtermedium (3) zur Stabilisierung der Geometrie der Falten zusammenwirken, ist dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Flächenelement (13) eine Trägerfläche (17) für aus ihr einzeln vorstehende Festlegemittel (15) bildet, die mit dem Filtermedium (3) im Bereich von dessen Faltenrücken (11) zur Anhaftung gelangen.

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 hinweg 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 Form 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.
Demgemäß besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass das jeweilige, an der Außenseite des Filtermediums anliegende Flächenelement eine Trägerfläche für aus ihr einzeln vorstehende Festlegemittel bildet, die mit dem Filtermedium im Bereich von dessen Faltenrücken zur Anhaftung gelangen.
Der mechanische Verbund und damit die Faltenstabilisierung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Filterelement, ohne dass eine Vielzahl von Schweißstellen ausgebildet werden muss, beim Anbringen der jeweiligen Flächenelemente am Filtermedium, indem ein formschlüssiger, verhakender Eingriff der vorstehenden Festlegemittel mit der Struktur des Filtermediums erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Freiheit bei der Materialauswahl zwischen Filtermedium und Festlegemittel besteht, weil nicht auf Kompatibilität für einen Schweißvorgang zu achten ist.
In besonders vorteilhafter Weise können Festlegemittel in Form von klettenartigen Haftmitteln vorgesehen sein. Bei gattungsgemäßen Filterelementen ist das Filtermedium in aller Regel mehrlagig aufgebaut. Dabei kann es sich um ein Stützgewebe als erste Lage, ein Schutzvlies als zweite Lage und um ein Hauptvlies als dritte Lage handeln. Bei dem außenumfänglichen Stützgewebe handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoffgewebe. Als weitere innere Lage können ein weiteres Schutzvlies und gegebenenfalls um ein innenumfangsseitig verlaufendes Stützgewebe vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Kunststoffgitter oder einem Kunststoffgewebe. Die Schutzvlieslage besteht regelmäßig aus einem Kunststoffvlies, und die Hauptvlieslage besteht aus Materialien wie Glasfaserpapier, synthetischem Filtermaterial (Meltblown-Fasern) sowie Zellulosepapier. Die genannten Lagen können auch aus sog. Composit-Materialien gleicher oder verschiedener Art aufgebaut sein. Auch kann die äußerste Lage aus Meltblown-Fasern gebildet sein. Derart aufgebaute Filtermedien sind wegen der gewebeartigen Struktur für die Anhaftung klettenartiger Haftmittel sehr gut geeignet.
Die Anordnung kann mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass von der Trägerfläche vorstehende Hakenelemente als Haftmittel vorgesehen sind, die mit der Struktur des Filtermediums mit hoher Haftkraft verhaken.
Auch können Haftmittel in Form pilzkopfartiger oder noppenartiger Vorsprünge, die ebenso wie Hakenelemente in hoher Packungsdichte an der Trägerfläche vorgesehen sind, benutzt werden, ähnlich wie dies bei bekannten Haftverschlüssen üblich ist, wie sie für andere Anwendungszwecke in Gebrauch sind.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Flächenelement in Form eines über die Faltenrücken geführten flachen Bandes vorgesehen. Dabei kann es sich um ein Kunststoffband mit daran unmittelbar ausgebildeten Festlegemitteln handeln.
Das zumindest eine Band kann den Zylinder des Filtermediums in einer Radialebene umgeben, wobei vorzugsweise im Abstand voneinander mehrere in Radialebenen liegende Bänder vorgesehen sind.
Alternativ kann zumindest ein den Zylinder des Filtermediums spiralförmig umgebendes Band vorgesehen sein.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Schrägansicht eines Filterelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 in vergrößerter, prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung einen Teilausschnitt einiger Filterfalten des Filtermediums des Filterelements und eines Abschnitts eines bandförmigen Flächenelements mit pilzkopfartigen Haftmitteln;
3 eine der 2 ähnliche Darstellung, wobei jedoch Hakenelemente als Haftmittel vorgesehen sind, und
4 eine der 1 ähnliche Darstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels.
Die 1 zeigt ein Filterelement 1 in der Art einer kreiszylindrischen Filterpatrone, bei der ein sterngefaltetes oder plisseeartig gefaltetes Filtermedium 3 einen Hohlzylinder bildet, in dem ein fluiddurchlässiges Stützrohr angeordnet ist. Das Filtermedium 3 erstreckt sich zwischen Endkappen 5 und 7, die in der bei derartigen Filterelementen 1 üblichen Weise Einfassungen für die Endränder des Filtermediums 3 bilden. Die Endkappen 5, 7 können aus Kunststoff einstückig pressgeformt sein oder aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
Das Filtermedium 3 ist aus einer Filtermatte gefaltet, von der in 2 und 3 lediglich vier Falten 9 dargestellt sind und deren außenliegenden Faltenrücken mit 11 bezeichnet sind, siehe 2 und 3. Sei den Lagen des mehrlagigen Filtermediums 3 kann es sich um ein Stützgewebe als erste Lage, ein Schutzvlies als zweite Lage und um ein Hauptvlies als dritte Lage handeln. Bei einem außenumfänglichen Stützgewebe handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoffgewebe. Als weitere innere Lagen können ein weiteres Schutzvlies und gegebenenfalls ein innenumfangsseitig verlaufendes Stützgewebe vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Kunststoffgitter oder einem Kunststoffgewebe, wie dies auch bei dem die äußerste Lage bildenden Stützgewebe der Fall sein kann. Die Schutzvlieslage besteht regelmäßig aus einem Kunststoffvlies, und die Hauptvlieslage besteht aus Materialien wie Glasfaserpapier, synthetischem Filtermaterial (Meltblown-Fasern) sowie Zellulosepapier. Die genannten Lagen können auch aus sog. Composit-Materialien gleicher oder verschiedener Art aufgebaut sein.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind für die Faltenstabilisierung drei Flächenelemente in Form flacher Bänder 13 vorgesehen, die in Abständen voneinander das Filtermedium 3 in Form geschlossener Ringe umgeben, die, bezogen auf die Zylinderachse des Filtermediums 3, jeweils in einer Radialebene liegen. Das Ausführungsbeispiel von 4 unterscheidet sich diesbezüglich insofern, als ein einzelnes Band 13 spiralförmig um das Filtermedium 3 herumgelegt ist, wobei sich die gebildete Helix von der unteren Endkappe 7 bis zur oberen Endkappe 5 erstreckt. Anstelle der gezeigten Bänder 13, die jedes das Filtermedium 3 auf dessen gesamtem Umfang umringt, könnten Flächenelemente in Form von jeweils einen Umfangsteil umringenden Segmenten vorgesehen sein, die derart angeordnet sind, dass sie zusammen den Gesamtumfang des Filtermediums 3 abdekken.
Die 2 und 3 zeigen in vergrößerter und stark schematisch vereinfachter Darstellung das Zusammenwirken der Festlegemittel eines betreffenden Bandes 13 mit dem Bereich der außenliegenden Faltenrücken 11 der Filterfalten 9. Bei dem Beispiel von 2 sind pilzkopfartige Haftmittel 15, die aus ihrer Trägerfläche 17 des Bandes 13 vorstehen, vorgesehen. Derartige pilzkopfartige Haftmittel 15, die zwecks vereinfachter Darstellung in 2 übertrieben groß und in zu großen gegenseitigen Abständen voneinander dargestellt sind, ergeben bei miniaturisierter Größe und hoher Packungsdichte, wie es bei Haftverschlüssen für verschiedene andersartige Anwendungen bekannt ist, eine klettenartige Anhaftung an den Faltenrücken 11. Wie bei den genannten Haftverschlüssen üblich, kann das Band 13 ein Kunststoffband sein, wobei die Haftmittel 15 einstückig an der Trägerfläche 17 angeformt sind.
Das Ausführungsbeispiel von 3 unterscheidet sich demgegenüber lediglich insofern, als Haftmittel in Form von Hakenelementen 19 vorgesehen sind. Je nach Struktur der äußeren Lagen des Filtermediums 3 können derartige Hakenelemente 19 eine besonders sichere Anhaftung an den Faltenrücken 11 mit hohen Haltekräften für eine besonders sichere Faltenstabilisierung bewirken.
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 (13), an dem Fixiermittel (15) vorgesehen sind, die mit dem Filtermedium (3) zur Stabilisierung der Geometrie der Falten zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Flächenelement (13) eine Trägerfläche (17) für aus ihr einzeln vorstehende Festlegemittel (15) bildet, die mit dem Filtermedium (3) im Bereich von dessen Faltenrücken (11) zur Anhaftung gelangen.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Festlegemittel in Form von klettenartigen Haftmitteln (15) vorgesehen sind.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Trägerfläche (17) vorstehende Hakenelemente (19) als Haftmittel vorgesehen sind.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Haftmittel in Form von an der Trägerfläche befindlichen pilzkopfartigen (15) oder noppenartigen Haftmitteln vorgesehen sind.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flächenelement in Form eines über die Faltenrücken (11) geführten flachen Bandes (13) vorgesehen ist.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Band (13) den Zylinder des Filtermediums (3) in einer Radialebene umgibt.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand voneinander mehrere in Radialebenen liegende Bänder (13) vorgesehen sind.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein den Zylinder des Filtermediums (3) spiralförmig umgebendes Band (13) vorgesehen ist.