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Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem vorzugsweise mehrlagig ausgebildeten Filtermedium, das sternartig gefaltet ist und einen eine Zylinderachse definierenden Hohlzylinder bildet, der vorzugsweise ein fluiddurchlässiges Stützrohr umgibt und der vorzugsweise endseitig von zwei Endkappen abgeschlossen ist.
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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.
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Im Hinblick auf diese Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zur Verfügung zu stellen, das sich durch ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten auszeichnet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Filterelement gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Demgemäß besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass das Filtermedium mindestens ein strangförmiges Zusatzmaterial aufweist, das sich zumindest teilweise in Faltenzwischenräumen, bezogen auf die Richtung der Zylinderachse, axial erstreckt. Hierbei bildet das in den Faltenzwischenräumen jeweils befindliche Strangmaterial ein Stabilisierelement für die Faltengeometrie aus.
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Beim Betrieb von Filterelementen mit sterngefalteten Filtermedien ist eine mögliche Ursache einer Art 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 vereinzelt Areale der Filterflächen miteinander in benachbarte Anlage gelangen und derart dann verblockt werden, so dass an diesen Bereichen kein oder nur ein geringer Durchfluss mit entsprechend geringer Schmutzaufnahme stattfindet. Durch die angesprochene Lagefixierung der einzelnen Filterfalten auch im Betrieb des Filterelements ist der dahingehend ungewollten Blockbildung wirksam begegnet.
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Die angesprochene Abstützung und Stabilisierung kann zwischen den Filterfalten sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Filterelements erfolgen oder auf beiden angesprochenen Seiten gleichermaßen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass das strangförmige Zusatzmaterial sich zumindest teilweise ausschließlich in den nach außen zur Umgebung hin offenen Faltenzwischenräumen des Filterelementes erstreckt, insbesondere wenn eine Durchströmung des Filterelementes mit abzureinigendem Fluid im Betrieb von außen nach innen in Richtung des Stützrohres des Filterelements vorgesehen ist.
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Zusätzliche Maßnahmen zur Faltenstabilisierung, wie sie beispielsweise in
DE 10 2004 054 245 A1 vorgeschlagen sind, sind beim erfindungsgemäßen Filterelement daher nicht erforderlich. Bei dieser bekannten Lösung sind bei einem Filterelement der eingangs genannten Gattung Stabilisiermittel in Form von bandförmigen Flächenelementen vorgesehen, 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. Für die sichere Faltenstabilisierung sind hierbei in Anbetracht der großen Anzahl plissierter Falten eine Vielzahl von Schweißvorgängen auszuführen, was die Herstellung kompliziert und verteuert. Dank der durch das strangförmige Filterzusatzmaterial erreichten Faltenstabilisierung erübrigt sich ein derartiger zusätzlicher Herstellungsaufwand.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass das jeweilige strangförmige Zusatzmaterial in der Art eines Filters ausgebildet ist, insbesondere ein partikelaufnehmendes Filterzusatzmaterial ist. Diese zusätzliche Ausnutzung der vom Querschnitt her gesehen freien Faltenzwischenräume als partikelaufnehmende Filterfläche kann zu einer wesentlichen Steigerung der Schmutzaufnahmekapazität führen. Insbesondere lässt sich in Kombination mit dem jeweils eingesetzten Filtermedium, das in plissierter oder gefalteter Form vorliegt, durch eine geeignete Auswahl des partikelaufnehmenden strangförmigen Filterzusatzmaterials ein erhöhtes Maß an Filterselektivität erreichen, d. h. das Filterelement mit seinem Filtermedium und dem Filterzusatzmaterial kann sehr genau an spezielle Filteraufgaben angepasst werden, insbesondere bezogen auf die Viskosität des zu filtrierenden Fluidmediums sowie im Hinblick auf die darin befindliche spezielle Partikelverschmutzung.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen befindet sich in sämtlichen nach außen offenen Faltenzwischenräumen mindestens ein Strang des Filterzusatzmaterials. Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass ein Filterzusatzmaterial in Form eines sich über die gesamte axiale Länge des jeweiligen Faltenzwischenraumes erstreckenden Stranges vorgesehen ist.
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Bei Verwendung eines in ungeteilter Länge in mehreren, nach außen offenen Faltenzwischenräumen verlaufenden Stranges kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass der Strang an den axialen Enden des Filtermediums über Falten hinweg geführt ist, die einen nach innen offenen Faltenzwischenraum begrenzen. Bei so geführtem Strang kann dieser sich ungeteilt über den gesamten Umfang des Filtermediums erstrecken, was eine besonders rationelle Herstellung ermöglicht.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der jeweilige Strang in Form einer Schnur aus einem Kunststoffmaterial wie Polypropylen, Polyamid oder aus einer Schnur aus Meltblown-Fasern gebildet. Die Anordnung einer derartigen Schnur oder mehrerer Schnüre in den Faltenzwischenräumen gewährleistet nicht nur eine hohe Schmutzaufnahmekapazität, sondern auch eine besonders sichere Faltenstabilisierung.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filterelements;
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2 eine gegenüber 1 vergrößert gezeichnete Draufsicht lediglich des Filtermediums des Ausführungsbeispiels, wobei das innere Stützrohr geschnitten dargestellt ist, und
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3 eine weiter vergrößert gezeichnete, perspektivische Teildarstellung eines Umfangsabschnitts des Filtermediums.
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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. Dieses ist in 2 geschnitten dargestellt und mit 5 bezeichnet. Das Filtermedium 3 erstreckt sich zwischen Endkappen 7 und 9, die in der bei derartigen Filterelementen 1 üblichen Weise Einfassungen für die Endränder des Filtermediums 3 bilden.
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Das Filtermedium 3 ist aus einer Filtermatte in der bei derartigen Filterelementen üblichen Weise derart gefaltet, wie dies in 2 und 3 dargestellt ist, wobei zwischen den Falten 11, die nur in 3 beziffert sind, Faltenzwischenräume gebildet sind, von denen die nach außen offenen Faltenzwischenräume mit 13 und die nach innen offenen Faltenzwischenräume mit 15 bezeichnet sind (in 2 nicht sämtliche beziffert). Die das Filtermedium 3 bildende Filtermatte ist mehrlagig aufgebaut, beispielsweise aus einer ersten Lage in Form eines Stützgewebes, einem Schutzvlies als zweiter Lage und einem Hauptvlies als dritter Lage. Als außenumfängliches Stützgewebe kann vorzugsweise ein Kunststoffgewebe vorgesehen sein. 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.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich in jedem nach außen geöffneten Faltenzwischenraum 13 ein Filterzusatzmaterial in Form eines sich über die gesamte axiale Länge des Zwischenraumes 13 erstreckenden Stranges. Dabei handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Schnur 17 aus einem eine Aufnahmefähigkeit für Verschmutzungen aufweisenden Kunststoffmaterial, beispielsweise um eine Palypropylen- oder Polyamidschnur. Unter anderem kann auch eine Schnur aus Meltblown-Fasern vorgesehen sein. Bei dem gezeigten Beispiel erstreckt sich die Schnur 17 einstrangig durch die nach außen offenen Faltenzwischenräume 13 hindurch, wobei sich die Schnur 17 in etwa mittig zwischen dem Faltengrund und dem äußeren Ende des Faltenzwischenraumes 13 befindet. Es versteht sich, dass die Schnur 17 in anderer radialer Position angeordnet sein kann und dass auch mehr als eine Schnur 17 durch die Faltenzwischenräume 13 geführt sein kann.
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Bei dem hier gezeigten Beispiel ist eine unabgeteilte Länge der Schnur 17 über den gesamten Umfang des Filtermediums 3 geführt. Hierfür verläuft die Schnur 17, wie aus 3 deutlich ersichtlich ist, in einer Schnurschlinge 19 jeweils über zwei Falten 11, die einen nach innen offenen Faltenzwischenraum 15 zwischen sich begrenzen, wobei sich jeweils Faltenpaare ohne am Ende befindliche Schnurschlinge 19 mit Faltenpaaren abwechseln, über deren Enden eine Schnurschlinge 19 geführt ist. Diese Schnurschlingen 19 sind in 2, ebenso wie die nach außen offenen Faltenzwischenräume 13, nur teilweise beziffert.
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Anstelle die Schnur 17 einstückig in alternierender Folge zwischen den beiden Endkappenbereichen (nicht dargestellt) des Filterelementes entlang der stirnseitigen freien Enden des zylindrischen Filtermediums zu führen, besteht auch die Möglichkeit, im endseitigen Bereich des Filterelementes die Schnur in das Filtergewebematerial mit Durchdringen desselben einzunähen, um dergestalt eine Fixierung der Schnur im jeweiligen Faltengrund zu erreichen.
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Anstelle einer durchgehenden Schnur 17 entsprechender Länge wäre es auch bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform des Filterelementes möglich, einzelne Schnüre beispielsweise klebend in den jeweiligen Filterfaltengrund einzubringen. Auch braucht nicht zwingend in jedem dahingehenden Filterfaltental zwischen zwei Faltenbergen eine Schnur angeordnet zu werden; vielmehr könnte es genügen, nur in hoch belasteten Bereichen zur Faltenfixierung die Schnur einzubringen. Werden mehrere Schnüre innerhalb des freien Querschnittes einer jeweiligen vertieften Filterfalte übereinander eingelegt und werden die einzelnen Schnüre aus unterschiedlichen filternden Werkstoffen gebildet, besteht dergestalt die Möglichkeit, einen zusätzlich verbesserten selektiven Filter für bestimmte Arten an Partikelverschmutzung aufzubauen. Dabei kann unter Bildung eines weitgehenden Vollzylinders für das Filterelement dann die jeweilige Filterfaltenaufnehmung vollständig mit Schnurmaterial in Form einzelner Schnüre (nicht dargestellt) angefüllt sein. Durch eine unterschiedliche Farbgebung betreffend die Einzelschnüre kann man dann von außen her feststellen, für welchen selektiven Bereich sich das Filterelement im Speziellen eignet, was dem Anwender eine erleichterte Handhabung ermöglicht.
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Sofern die angesprochene Schnur in der Art eines Seiles aus mehreren Litzen aufgebaut ist, können wiederum die einzelnen Litzen (nicht dargestellt) aus unterschiedlichen Materialien bestehen mit unterschiedlichen Filtereigenschaften. So lassen sich beispielsweise Litzen hoher Festigkeit mit Litzen hoher Filterselektivität verbinden, um dergestalt ein hochwirksames Filterzusatzmaterial zu schaffen, das dennoch sicher zur Faltenstabilisierung mit beiträgt. Auch kann die jeweilige Schnur oder der Einzelstrang in der Längenabfolge von der Materialseite her oder vom Dickenumfang her anders aufgebaut sein, so dass beispielsweise an den Stellen der Umlenkungen im oberen und unteren Endbereich des zylinderförmigen Filtermediums sich hohe Festigkeiten für einen nicht-filtrierenden Strangteil ergeben, um die Filterfalten endseitig in Position zu halten, wohingegen zwischen den beiden dahingehenden Endbereichen ausschließlich ein Filtermaterial für die Schnur oder den Strang eingesetzt ist, bei dem die selektive Filtrationsaufgabe im Vordergrund steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004054245 A1 [0008]
