-
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Abscheiden fester Partikel aus einem Fluid gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Filter mit diesem Filterelement gemäß Anspruch 6.
-
In der Druckschrift
DE 20 2009 000 969 U1 ist ein plissiertes, das heißt ein in Falten gelegtes, Filterelement gezeigt. Das Filterelement ist dabei ring- oder manschettenförmig geschlossen ausgestaltet. In Richtung von Faltenkämmen und Faltentälern erstreckt es sich im Wesentlichen zylindrisch, wobei durch die innenliegenden Faltentäler eine Innenkontur und durch die außenliegenden Faltenkämme eine Außenkontur des Zylinders definiert ist. Es sind eine Fülle von Ausführungsbeispielen gezeigt, bei denen die Innenkontur, die Außenkontur oder beide von einem kreisförmigen Querschnitt abweichen. So sind beispielsweise eckige, wellige, ovale und andere Innen- bzw. Außenkonturen vielfältig miteinander kombiniert. Auf diese Weise kann das Filterelement individuell an Anströmverhältnisse und die Partikelbelastung des anströmenden Fluids angepasst werden, wodurch die Partikelbelastung des Filterelements gegenüber einem Filterelement mit kreiszylindrischer Form optimierbar und damit die Standzeit des Filterelements verlängerbar ist.
-
Nachteilig an dieser Lösung ist beispielsweise, dass ein präzises Einhalten einer gewünschten Innen- und Außenkontur von der präzisen Faltung, insbesondere von der korrekten Einstellung und Änderung der jeweiligen Faltenhöhe in Abhängigkeit der Umfangslänge des Filterelements abhängt. Dies erfordert einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.
-
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement zu schaffen, welches bei weiterhin optimierter Anströmung und Partikelbelastung einfacher zu fertigen ist. Hinzu kommt die Aufgabe einen Filter mit einem derartigen Filterelement bereitzustellen.
-
Die erste Aufgabe wird gelöst durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zweite Aufgabe durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen des Filterelements, sowie des Filters sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Ein Filterelement hat eine umlaufende Faltenfolge, wobei in einer Querschnittsebene des Filterelements über Faltentäler ein von einer Kreisform abweichender Innenquerschnitt und über Faltenkämme ein von einer Kreisform abweichender Außenquerschnitt des Filterelements definiert ist. Erfindungsgemäß weisen der Innen- und Außenquerschnitt einen im Wesentlichen konstanten Abstand zueinander auf, sind also im Wesentlichen parallel zueinander.
-
Auf diese Weise ist das Filterelement durch die individuelle, von der Kreisform abweichende Form gut an die individuelle Partikelbelastung und die Strömungssituation angepasst und gleichzeitig kann das Filterelement mit gleichbleibender Faltung, insbesondere gleichbleibender Faltenhöhe, gefertigt sein. Die Fertigung gestaltet sich dadurch einfacher, da die Faltung keinen Einfluss mehr auf die zu erzielende Querschnittsform hat. Diese Lösung verbindet Form, Funktion, Wirkung und Fertigungsaufwand des Filterelements in optimaler Weise.
-
Die Querschnitte sind in einer Weiterbildung zumindest abschnittsweise oval, tropfenförmig oder linear. Durch Bereiche geringerer Krümmung des Filterelements, die somit bezogen auf ein vom Filterelement abgedecktes Winkelintervall eine vergrößerte Fläche aufweisen, lässt sich das Filterelement besser anströmen. Sowohl durch die ovale Form als auch die Tropfenform ist das Filterelement optimal umströmbar.
-
Alternativ oder ergänzend sind die Querschnitte zumindest abschnittsweise von einer Freiformkurve gebildet und so besonders präzise an die individuelle Partikelbelastung und die Strömungssituation angepasst.
-
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung weist ein Filtergehäuse auf, in dem ein Filterelement gemäß der vorangegangenen Beschreibung aufgenommen ist.
-
In einer Weiterbildung hat das Filtergehäuse einen Zulaufkanal, über den dem Filterelement das zu filtrierende Fluid, insbesondere quer zu einer Längsachse des Filterelements, zuströmt. Der Zulaufkanal mündet mit einer Zulaufmündung in einen vom Filterelement und vom Filtergehäuse begrenzten Zulaufraum. Dabei ist ein Filterelementabschnitt, der eine gegenüber dem Rest des Filterelements vergleichsweise geringe Krümmung aufweist, entfernt der Zulaufmündung, insbesondere im Wesentlichen gegenüber der Zulaufmündung, angeordnet. Im Gegensatz zu Filterelementen mit kreisförmigen Querschnitten ist dort, wo nicht mehr so viel zu filtrierendes Fluid fließt, also entfernt der oder etwa gegenüber der Zulaufmündung, mehr Filtermaterial und somit mehr Filterfläche angeordnet. Die so vergrößerte Filterfläche hat den Vorteil, dass das Filterelement längere Standzeiten aufweist. Die Wechselintervalle sind somit verlängert. Dadurch kann pro Filterelement mehr Schmutz, können mehr Partikel aus dem zu filtrierenden Fluid abgeschieden werden.
-
In einer Weiterbildung erstreckt sich der Zulaufraum zumindest abschnittsweise als Ringraum zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse. Der Ringraum ist dabei in einem Bereich nahe der Zulaufraummündung breiter als in einem vom Zulauf abgewandten Bereich, der sich entfernt der Zulaufraummündung erstreckt. Da direkt an der Zulaufraummündung am meisten verschmutztes Fluid in das Filterelement eintritt, wird dort auch der größte freie Strömungsquerschnitt zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse benötigt. Durch den dort breiteren Ringraum und den somit größeren Strömungsquerschnitt kann das verschmutze Fluid dann gut, mit geringem Strömungswiderstand und Druckverlust, in die weiter entfernten, außenseitigen Bereiche des Filterelements strömen, in denen andere Abschnitte zum Filtrieren zur Verfügung stehen. Dadurch ist die Anströmung des Filterelements vergleichmäßigt und verbessert, wodurch wiederum das Material des Filterelements geschont wird, was zu längerer Standzeit und zu effizienterer Filtration beiträgt. Dies bringt einen Kostenvorteil mit sich. Der verringerte Druckverlust spart Energie ein.
-
In einer Weiterbildung ist das Filterelement, unmittelbar oder mittelbar, auf einen gehäusefesten Anschlussstutzen gesetzt, wobei dieser an die Innenkontur angepasst ausgeformt ist.
-
Insbesondere um die Anströmung des Filterelements weiter zu verbessern, ist in einer Weiterbildung das Filterelement im Filtergehäuse exzentrisch aufgenommen.
-
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters und zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Filterelemente sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Filters mit einem eingesetzten Filterelement in einem Längsschnitt.
-
2 einen Querschnitt des Filterelements gemäß 1, und
-
3 einen Querschnitt eines Filterelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt einen als hydraulischen Leitungsfilter ausgebildeten Filter 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Vollschnitt entlang seiner Filterlängsachse. Derartige Filter 1 werden beispielsweise unmittelbar stromabwärts einer Hydropumpe angeordnet und scheiden von einem Haupt-Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe Partikel bzw. Verunreinigungen ab. Der Filter 1 kann aber beispielsweise auch in einem hydraulischen Teilkreislauf stromaufwärts vor einem empfindlichen hydraulischen Gerät angeordnet sein.
-
Gemäß 1 hat ein Filter 1 ein abschnittsweise topfförmiges Filtergehäuse 2 (Gehäusedeckel nicht dargestellt) mit einem Filtergehäuseboden 4. Im Filtergehäuse 2 ist ein hohlzylindrisches Filterelement 6 mit einem ovalen Innenquerschnitt 8 und einem dazu parallelen, ovalen Außenquerschnitt 10 aufgenommen.
-
Einen repräsentativen Querschnitt des Filterelements 6 gemäß 1 zeigt 2. Faltentäler bilden dabei den Innenquerschnitt 8 und Faltenkämme den Außenquerschnitt 10 aus.
-
Die Querschnitte 8, 10 sind jeweils von Verbindungskurven der Faltentäler bzw. -kämme gebildet. Gleiches gilt in analoger Weise für das Filterelement 106 gemäß 3 bezüglich des Innenquerschnitts 108 und des Außenquerschnitts 110.
-
Über einen im Filtergehäuse 2 ausgebildeten Zulaufkanal 12 strömt gemäß 1 im Betrieb Druckmittel über eine Zulaufraummündung 14 in einen ringförmigen Zulaufraum 16, hin zu einer Außenseite des Filterelements 6, durch dieses hindurch, in einen innenseitigen Ablaufraum 18, und von dort durch einen den Filtergehäuseboden 4 durchsetzenden Ablaufkanal 20.
-
Alternativ kann die Anströmung bei anderer Bauart des Gehäuses von der Stirnseite des Filterelements erfolgen.
-
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Filterelement 6 auf der Seite der Zulaufraummündung 14 etwa radial mit angeströmt.
-
Generell stellt sich bei derartigen Filtern die Aufgabe, das Filterelement 6 möglichst gleichmäßig mit dem zu filtrierenden Fluid zu beaufschlagen. Dies ist hier so gelöst, dass dem zunächst großen Fluidvolumenstrom an der Zulaufraummündung 14 ein entsprechend großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt ist. Hierzu weist der Zulaufraum 16 im Bereich der Zulaufraummündung 14 eine, in der Querschnittsebene gemessene, größere Breite auf als in einem vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13, der sich entfernt der Zulaufraummündung 14 und insbesondere gegenüber der Zulaufraummündung 14 erstreckt.
-
Das Fluid umströmt das Filterelement 6 ausgehend von der Zulaufraummündung 14 hin zum vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13. Auf dem Weg tritt zunehmend Fluid durch das Filterelement 6 hindurch in den Ablaufraum 18 und wird so gereinigt. Der Fluidvolumenstrom im Zulaufraum 16 nimmt somit hin zum vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13 stetig ab. Im vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13 kann somit der Spalt zwischen dem Filterelement 6 und dem Filtergehäuse 2 kleiner ausgestaltet sein, was 1 auch zeigt. Damit geht einher, dass im vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13, bezogen auf den dortigen Fluidvolumenstrom, mehr Filterfläche zur Verfügung gestellt ist.
-
Das verschmutze Fluid kann insbesondere durch die ovale Form, oder noch besser durch die Tropfenform gemäß 3, gut um das Filterelement herum fließen, dort in das Filterelement 6 eindringen und dringt durch die im vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13 „vergrößerte“ Filterfläche nach innen in den Ablaufraum 18 ein und erfährt so die Reinigung.
-
Die gezeigten Formen der Filterelemente 6 und 106 stellen eine optimale Lösung auch für bereits vorhandene Filter dar und können auch dort Verwendung finden.
-
Gegenüber herkömmlichen, kreisförmigen Filterelementen ist genau dort, wo nicht mehr so viel zu filtrierendes Fluid strömt (im vom Zulauf 12 abgewandten Bereich 13, entfernt und insbesondere gegenüber der Zulaufraummündung 14), bezogen auf den dortigen Fluidvolumenstrom mehr Filtermaterial vorhanden. Eine so vergrößerte Filterfläche hat den Vorteil, dass das Filterelement eine längere Standzeit, ein längeres Wechselintervall aufweist. So kann mehr Schmutz pro Filterelement aus dem zu filtrierenden Fluid entfernt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Filter
- 2
- Filtergehäuse
- 4
- Filtergehäuseboden
- 6; 106
- Filterelement
- 8; 108
- Innenquerschnitt
- 10; 110
- Außenquerschnitt
- 12
- Zulaufkanal
- 13
- vom Zulauf abgewandter Bereich
- 14
- Zulaufraummündung
- 16
- Zulaufraum
- 18
- Ablaufraum
- 20
- Ablaufkanal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202009000969 U1 [0002]
