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Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Abscheiden fester Partikel aus einem Fluid, insbesondere aus einem Pneumatik- oder Hydraulikfluid, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Filter damit, gemäß Anspruch 12.
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In der
DE 43 10 492 A1 ist ein Filter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid mit einem topfförmigen Filtergehäuse offenbart, in das ein Filterelement eingesetzt ist. Das Filtergehäuse ist von einem Filterkopf verschlossen, wobei das Filterelement zwischen einem Gehäuseboden und dem Filterkopf fixiert ist. In dem Filterkopf sind ein Zulaufanschluss mit einem Zulaufkanal und ein Ablaufanschluss mit einem Ablaufkanal eingebracht. Der Zulaufkanal mündet in einem von einer Außenfläche des Filterelements und dem Filtergehäuse begrenzten Zulaufraum, von dem zu filterndes Fluid etwa radial in das Filterelement strömt. Das Filterelement erstreckt sich entlang seiner Hochachse hohlzylindrisch. Dabei weist es eine umlaufende Folge, zur Hochachse paralleler Falten mit innenseitigen Faltentälern und außenseitigen Faltenkämmen auf.
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Nachteilig an dieser Lösung ist eine sich ergebende, ungleichmäßige Verteilung des sich am Filterelement absetzenden Schmutzes. Dies beeinflusst den Druckverlust, die Energieeffizienz und die Standzeit des Filterelements nachteilig.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement mit verbesserter Verteilung des Schmutzes / der Partikel zu schaffen. Hinzu kommt die Aufgabe, einen Filter mit einem dementsprechenden Filterelement zu schaffen.
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Die erste Aufgabe wird gelöst durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite Aufgabe durch einen Filter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Ein Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid, insbesondere einem Pneumatik- oder Hydraulikfluid, hat eine sich um eine Längsachse erstreckende Filtermanschette. Insbesondere können eine Außenseite der Filtermanschette zur Druckmittelbeaufschlagung mit einem Zulaufvolumenstrom und eine Innenseite der Filtermanschette zur Abfuhr eines Ablaufvolumenstroms vorgesehen sein. Auch die umgekehrte Beaufschlagung der Außenseite und Innenseite der Filtermanschette ist möglich. Erfindungsgemäß weist das Filterelement auf wenigstens einer der Seiten ein in Richtung der Längsachse verschiebliches Trennelement auf. Über dieses ist ein mit dem Zulaufvolumenstrom beaufschlagbarer erster Abschnitt oder Flächenabschnitt der Filtermanschette von einem gleichseitigen, zweiten Abschnitt oder Flächenabschnitt der Filtermanschette im Wesentlichen fluidisch trennbar oder fluidisch getrennt. Der Begriff der Gleichseitigkeit bezieht sich hier darauf, dass die beiden Abschnitte gemeinsam auf einer der beiden Seiten, also entweder beide auf der Innenseite oder beide auf der Außenseite, angeordnet sind.
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Über das Trennelement kann somit die zur Filtration bereitgestellte Filterfläche in einen nutzbaren, weil beaufschlagten, und andererseits in einen vorgehaltenen, weil unbeaufschlagten, Flächenabschnitt unterteilt werden. Der vorgehaltene Flächenabschnitt ist dabei der genannte zweite Flächenabschnitt. Je nach Position des Trennelements ergibt sich dann eine entsprechende Aufteilung der Flächenabschnitte, wobei nur der erste Abschnitt der aktuell ablaufenden Filtration zur Verfügung steht. Der zweite Abschnitt kann zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere wenn der erste Abschnitt hinreichend verschmutzt ist, durch Verschiebung des Trennelements der Filtration zur Verfügung gestellt werden. Auf diese Weise ist ein Filterelement geschaffen, bei dem die Verteilung der Partikel oder des Schmutzes über die Verschiebung des Trennelements besser steuerbar und beeinflussbar ist. Auf diese Weise kann positiv Einfluss auf die Standzeit des Filterelements genommen werden. Hinzu kommt, dass eine Vergleichmäßigung der Verschmutzung des zur Filtration zur Verfügung gestellten Abschnitts erfolgt. Das führt zu einer Vergleichmäßigung des Druckverlustes über die Fläche des Filterelements, was dieses zum einen schont und zum anderen Energiekosten, insbesondere Pumpleistung, reduziert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Trennelement in Abhängigkeit eines Verschmutzungsgrades des ersten Abschnitts verschieblich.
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Insbesondere ist das Trennelement bis zu einem Grenzwert des Verschmutzungsgrades des ersten Abschnitts festgesetzt und oberhalb von diesem Grenzwert verschieblich. Wird also der Grenzwert erreicht und überschritten, so kann das Trennelement verschoben werden und zusätzliche Filterfläche des zweiten Abschnitts bereitgestellt werden. Damit sinkt aber auch wiederum der (durchschnittliche) Verschmutzungsgrad der beaufschlagten Fläche, wodurch die Verschiebung des Trennelements endet. Der Zyklus beginnt von Neuem, wenn der Grenzwert des Verschmutzungsgrades wieder erreicht ist.
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Damit sich das Trennelement im Betrieb ohne Eingriff eines Bedieners, quasi selbsttätig, verschieben kann, ist es derart ausgestaltet, dass es in Abhängigkeit eines Drucks, der am Trennelement und am ersten Abschnitt ansteht verschieblich ist.
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Vorzugsweise ist dem Grenzwert des Verschmutzungsgrades ein Grenzwert dieses Drucks zugeordnet. Steigt die Verschmutzung bis zum Grenzwert des Verschmutzungsgrades an, so stellt sich am ersten Abschnitt, und damit an einer diesem zugewandten Wirkfläche des Trennelements, der entsprechende Grenzwert des Drucks ein und das Trennelement beginnt, sich in Richtung des zweiten Abschnitts zu verschieben. Die Verschiebung dauert an, bis der Druck auf einen Wert abgesunken ist, bei dem die resultierende Druckkraft am Trennelement nicht mehr ausreicht, die Verschiebung zu bewirken.
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In anderen Worten ist das Trennelement in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einer Innenseite und Außenseite des ersten Abschnitts verschieblich, da sich unter anderem aus der Verschmutzung die Druckdifferenz (Druckverlust) und aus der Druckdifferenz der Druck an der beaufschlagten Seite des ersten Abschnitts ergibt.
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In einer Weiterbildung hat das Filterelement eine von Durchgangsausnehmungen durchsetzte Stützstruktur, die zumindest abschnittsweise hülsenartig ausgestaltet ist. Die Stützstruktur ist dabei von der Filtermanschette zumindest abschnittsweise umgriffen.
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Vorzugsweise ist sie vollständig umfänglich umgriffen. In Längsrichtung kann sie vollständig von der Filtermanschette umgriffen sein oder nur abschnittsweise.
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In einer ersten Variante ist das Trennelement flächig geschlossen ausgestaltet und die Filtermanschette umgibt oder umringt es umfänglich. Auf diese Weise ist es innerhalb der Filtermanschette, insbesondere innerhalb eines Durchgriffs der Filtermanschette, angeordnet und ein Zulaufraum ist innerhalb der Filtermanschette von einem Rückraum fluidisch getrennt. Auf diese Weise kann die geschilderte dosierte Vergrößerung des ersten Abschnitts für die von innen angeströmte Filtermanschette erfolgen.
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In einer Variante dazu ist das Trennelement ringförmig ausgestaltet und umgreift die Filtermanschette umfänglich. Auf diese Weise ist ein außenseitiger, ringförmiger Zulaufraum von einem außenseitigen ringförmigen Rückraum fluidisch trennbar. Diese Variante kommt zum Einsatz, wenn das Filterelement, beziehungsweise die Filtermanschette, von außen beaufschlagt ist.
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In der erstgenannten Variante mit innenseitigem, flächig geschlossenem Trennelement, ist letztgenanntes vorzugsweise an der Stützstruktur verschieblich, insbesondere verschieblich geführt, angeordnet.
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Bei der anderen Variante mit ringförmig ausgestaltetem Trennelement, das außenseitig an der Filtermanschette angeordnet ist, ist dieses verschieblich, insbesondere verschieblich geführt, an der Außenseite der Filtermanschette vorgesehen.
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Zur Führung des Trennelementes ist in einer Weiterbildung unabhängig von der genannten Variante eine sich zumindest in Richtung der Längsachse erstreckende, konkav-konvexe Struktur vorgesehen, mit der das Trennelement in, insbesondere verschieblichem, Eingriff ist. Die Struktur dient dabei der kontrollierten Führung der Verschiebung des Trennelements.
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Die Struktur ist dabei entweder eingängig oder mehrgängig ausgestaltet. Die mehrgängige Ausgestaltung ist insbesondere dazu geeignet, ein Verkanten oder Verkippen des Trennelementes mit daraus resultierender Blockierung, zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Struktur eine Wendelstruktur oder eine Gewindestruktur. Über die Wendel- oder Gewindestruktur kann beispielsweise dosiert auf Reibkräfte zwischen den Reibpartnern (Stützstruktur und Trennelement oder Filtermanschette und Trennelement) Einfluss genommen werden.
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Bei innenseitig, flächig geschlossenem Trennelement kann dann dieses beispielsweise schraubenartig ausgestaltet sein. Im anderen Fall, des ringförmig ausgestalteten Trennelements, kann dieses beispielsweise mutterartig ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Filtermanschette eine Folge von Falten, von denen an einer Außenseite der Filtermanschette die Struktur gebildet ist. Dies trifft insbesondere für den Fall des außenseitig, ringförmig ausgestalteten Trennelements zu. Dieses ist dann in verschieblichem Eingriff mit der Struktur. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die genannte Struktur dann von Faltenkämmen und Faltenflanken der Falten gebildet.
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Es versteht sich von selbst, dass sobald die genannte Struktur, ob linear oder wendelförmig oder gewindeförmig, vorhanden ist, der Eingriff mit einer entsprechenden Gegenstruktur am Trennelement gegeben ist.
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In einer Weiterbildung erstreckt sich die Struktur mit, das heißt parallel zu, den Faltenkämmen.
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Dazu alternativ ist, dass sich die Struktur quer zu den Faltenkämmen erstreckt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Falten jeweils ringförmig um die Längsachse erstrecken. In diesem Fall sind die Faltenkämme zur Ausbildung der Struktur jeweils mit variabler Kammhöhe gebildet und sind zueinander im Wesentlichen gleichförmig. Hinzu kommt, dass sie bezogen auf die Längsachse, jeweils einen Winkelversatz zueinander aufweisen, wodurch sich die genannte Wendelstruktur ergibt.
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Unabhängig von den vorangegangenen Bauformen und Varianten können die Falten der Filtermanschette mit unterschiedlicher, und insbesondere periodisch wechselnder, Faltenhöhe oder Kammhöhe ausgestaltet sein. So ist beispielsweise denkbar, dass nur jeder zweite oder dritte Faltenkamm hoch ist, wohingegen die restlichen Faltenkämme niedrig ausgestaltet sind. Auf diese Weise ist das Strömungsverhalten und damit auch die Verteilung des Schmutzes und der Partikel auf der Filterfläche verbessert und vergleichmäßigt. Im Falle des innenseitigen, flächig geschlossenen Trennelementes ist die konkav-konvexe Struktur, mit der das flächig geschlossen ausgestaltete Trennelement in verschieblichem Eingriff ist, innenseitig an der Stützstruktur ausgebildet.
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Ein Filter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid, insbesondere aus einem Pneumatik- oder Hydraulikfluid, hat ein Filtergehäuse mit einem Zulaufkanal und einem Ablaufkanal. In dem Filtergehäuse ist ein Filterelement angeordnet, das gemäß zumindest einem der Aspekte der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist. Erfindungsgemäß ist zumindest über das Trennelement des Filterelements der mit dem Zulaufvolumenstrom beaufschlagbare erste Abschnitt der Filtermanschette vom gleichseitigen, zweiten Abschnitt der Filtermanschette im Wesentlichen fluidisch getrennt.
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Die Vorteile, die sich aus dieser Ausgestaltung ergeben, wurden bereits im Zuge der Erläuterungen zum Filterelement behandelt, so dass an dieser Stelle auf deren erneute Nennung verzichtet wird.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Filtermanschette vom Trennelement ringförmig umgriffen, wobei das Trennelement andererseits, insbesondere radial außen, an eine Innenwandung des Filtergehäuses grenzt. Auf diese Weise ist im Filtergehäuse ein außenseitiger, insbesondere ringförmiger Zulaufraum von einem gleichseitigen, insbesondere ringförmigen Rückraum fluidisch getrennt. Der Zulaufraum ist dabei zumindest abschnittsweise vom ersten Abschnitt, dem Trennelement und der Innenwandung begrenzt.
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Um das Trennelement bis zum genannten Grenzwert des Verschmutzungsgrades des ersten Abschnitts in seiner Position festzusetzen und oberhalb davon verschieblich zu halten, ist in einer Weiterbildung das Trennelement mit einer auf den Grenzwert abgestimmten Passung im Filtergehäuse angeordnet. Es kann beispielsweise eine Übergangs- oder Übermaßpassung sein.
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Um einem Bediener oder einer Steuereinrichtung die Information zukommen zu lassen, dass das Filterelement auszutauschen ist, weil der Grenzwert des Verschmutzungsgrades erreicht und die Filterflächenreserve des zweiten Abschnitts erschöpft ist, weist der Filter in einer
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Weiterbildung eine Positionserfassungseinheit auf, über die eine Position des Trennelements, insbesondere mit Bezug zur Längsachse und/oder zur Filtermanschette, erfassbar ist.
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In einer Weiterbildung dazu weist der Filter zudem eine Positionsmeldeeinheit auf, über die die Position an einen Bediener oder eine Steuereinheit meldbar ist. In einem einfacheren Fall kann für eine oder mehrere dieser Aufgaben ein Sensor oder beispielsweise ein mechanischer, von außen sichtbarer Pin bereitgestellt sein.
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Im Folgenden werden sechs Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Filterelements und ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters anhand von sechs Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filterelements mit linearen Falten,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Filterelements mit wendelförmigen Falten und konkavzylindrischer Form,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Filterelements mit wendelförmigen Falten und zylindrischer Form,
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4 in einer einzigen Figur ein viertes und fünftes Ausführungsbeispiel eines Filterelements mit ringförmigen, eckigen und welligen Falten,
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5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filters in einem Querschnitt mit einem sechsten Ausführungsbeispiel eines Filterelements, das unterschiedliche Faltenhöhen aufweist, und
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6 ein Detail des Filters gemäß 5.
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Gemäß 1 hat ein erstes Ausführungsbeispiel eines Filterelements 1 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Es hat eine Filtermanschette 2 mit einer Folge von Falten 4, von denen in 1 nur zwei exemplarisch bezeichnet sind. Diese erstrecken sich um eine Längsachse 6 umlaufend. Die Filtermanschette 2 ist dabei umfänglich geschlossen und innenseitig an einer von Durchgangsausnehmungen durchsetzten Stützstruktur 8 abgestützt. Auf diese Weise kann ein Zulaufvolumenstrom außenseitig an das Filterelement 1 und die Falten 4 anströmen, ohne diese einzudrücken.
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Jede Falte 4 weist einen außenseitigen und einen innenseitigen Faltenkamm auf. Aus Sicht der außenseitigen Faltenkämme können die innenseitigen Faltenkämme auch als Faltentäler bezeichnet werden.
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Stirnseitige Endabschnitte der Filtermanschette 2, und damit der Falten 4, sind einerseits in einen öffnungslosen Bodendeckel 10 und andererseits in einen mit einer Öffnung versehenen Anschlussdeckel 12 eingefasst. Die Einfassung der Endabschnitte in die Deckel 10, 12 ist dabei druckmitteldicht, beispielsweise geklebt oder ultraschallgeschweißt, so dass an dieser Stelle von einer Außenseite 14 hin zur Innenseite 16 des Filterelements 1, und umgekehrt, keine Bypassströmung entstehen kann.
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Darüber hinaus hat das Filterelement 1 ein in Richtung der Längsachse 6 verschiebliches, im Wesentlichen ringförmiges Trennelement 18, über das ein vom Zulaufvolumenstrom beaufschlagbarer, erster Abschnitt 20 der Filtermanschette 2 von einem gleichseitigen, also auch auf der Außenseite 14 angeordneten, zweiten Abschnitt 22 der Filtermanschette 2 im wesentlichen fluidisch trennbar ist. Die tatsächliche fluidische Trennung der beiden Abschnitte 20, 22 ist erst bei Verbau des Filterelements 1 in einem Filtergehäuse gegeben, wie es beispielsweise 5 und 6 zeigen.
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Bevor nun auf die Funktionsweise des Filterelements 1 mit dem darin außenseitig verschieblich angeordneten, ringförmigen Trennelement 18 eingegangen wird, werden zunächst die anderen Ausführungsbeispiele gemäß den 2 bis 5 erläutert. Die Funktionsweise der jeweiligen, dabei vorgestellten erfindungsgemäßen Trennelemente, ist im Wesentlichen für alle Ausführungsbeispiele gleich und unterscheidet sich lediglich in deren entweder linearer oder schraubenförmiger Bewegung bei Verschiebung. Da einzig das Ausführungsbeispiel gemäß 5 auch im eingesetzten Zustand innerhalb eines Filtergehäuses 26 dargestellt ist, erfolgt die Erklärung für das fünfte und alle anderen Ausführungsbeispiele anhand der 5 und 6.
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Die Ausführungsbeispiele der Filterelemente unterscheiden sich lediglich in ihrer Filtermanschette und in ihrem Trennelement. Über die Ausführungsbeispiele hinweg gleichbleibende Komponenten und Bauteile sind daher mit gleichbleibenden Bezugszeichen versehen und werden, nachdem sie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben wurden, nicht näher erläutert.
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Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel hat ein Filterelement 101 gemäß 2 eine abgeänderte Filtermanschette 102 und ein abgeändertes, darauf abgestimmtes, Trennelement 118. Die Filtermanschette 102 ist verglichen mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels tordiert, was zu einer im Wesentlichen wendelförmig Verformung von Falten 104 resultiert. D.h., dass Falten 104 der Filtermanschette 102 nicht linear, wie in 1, sondern sich entlang einer Schrauben- oder Wendelkurve erstrecken. Wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel, und auch bei allen anderen, stellen die Falten 104 dabei eine konkav-konvexe Struktur dar, mit der das Trennelement 118 in verschieblichem Eingriff ist. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel erfolgt dabei jedoch aufgrund der Verdrehung der Falten 104 die Verschiebung nicht linear, sondern im Prinzip mutterartig. Auffällig beim zweiten Ausführungsbeispiel ist, dass die Filtermanschette 102 außenseitig eine konkave Einschnürung hin zur Längsachse 6 aufweist. Das rührt vom Fertigungsverfahren her, bei dem eine Filtermanschette, ähnlich der des ersten Ausführungsbeispiels, in den Bodendeckel 10 eingesetzt und verschweißt wird und dann um die Längsachse 6 tordiert wird. Beispielsweise kann zur Fixierung dieser Tordierung dann eine Ultraschallverschweißung von dem Endabschnitt der Filtermanschette 102, der dem Anschlussdeckel 12 benachbart ist, an der Stützstruktur 8 erfolgen. In Folge wird dann der Anschlussdeckel 12, insbesondere ultraschallverschweißt, aufgesetzt. Dadurch erhält die Filtermanschette 102 die in 2 dargestellte, bleibende, wendelförmige Gestalt. Da die Höhe der Faltenkämme der (untordierten) Falten 104 im Ausführungsbeispiel gemäß 2, bezogen auf die Längsachse 6 konstant ist, resultiert aus der Tordierung die genannte konkave, außenseitige Einschnürung der Filtermanschette 102. Zu erwähnen ist dabei, dass an einer Innenseite des Trennelements 118 dieses entsprechend an die konkav-konvexe Struktur der Außenseite der Filtermanschette 102 angepasst ist, so dass dieses unabhängig von seiner Position in Eingriff ist und bleibt. Dabei muss diese angepasste Struktur des Trennelements 118 die aufgrund der konkaven Einschnürung der Filtermanschette 102 resultierende Radiusveränderung mit der Verschiebung des Trennelements 118 entlang der Längsachse kompensieren können.
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Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 3 ähnelt dem gemäß 2. Jedoch ist eine Filtermanschette 202 derart ausgestaltet, dass sie im untordierten Zustand eine Höhe der Faltenkämme der Falten 204 aufweist, die von einem minimalen Wert an den jeweiligen Endabschnitten zu einem maximalen Wert in der Mitte der Filtermanschette 202 anwächst.
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Die Filtermanschette 202 ist im untordierten Zustand somit im Prinzip nach radial außen bauchig oder konvex geformt (nicht dargestellt). Diese Ausbauchung in der Faltenhöhe kompensiert während der geschilderten Tordierung der Filtermanschette 202 die konkave Einschnürung. Im Resultat weist die Filtermanschette 202 eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Dies erleichtert wiederum die Abstimmung einer Innenseite des Trennelements 218 auf die von den Falten 204 gebildete konkav-konvexe Struktur, mit der sie im Eingriff sein muss.
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4 zeigt zwei Ausführungsbeispiele eines Filterelements 301 und 401. Zur Reduktion einer Anzahl von Zeichnungen sind beide in der 4 dargestellt und jeweils durch die Längsachse 6 visuell getrennt. Auch hier liegt der Unterschied wiederum lediglich in der Ausbildung einer Filtermanschette 302, bzw. 402 und des daran angepassten Trennelements 318, bzw. 418. Die Filtermanschette 302 ist so geformt, dass sie im Prinzip von mehreren Gewindegängen rechteckiger Falten 304, die sich schraubenförmig erstrecken, gebildet ist. Dem entsprechend ist das Trennelement 318 auf diese Form der Falten 304 als Gegenstück angepasst, und weist im Prinzip ein dem entsprechendes Innengewinde auf.
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Analoges trifft zu auf das vierte Ausbildungsbeispiel des Filterelements 401, bei dem sich die Falten 404 ebenso mehrgängig, gewindeartig erstrecken, jedoch keinen rechteckigen sondern einen im Prinzip sinus- oder wellenförmigen Querschnitt aufweisen. Dem entsprechend ist das Trennelement 418 mit einem entsprechend „runden“ Innengewinde daran angepasst.
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Ein fünftes und letztes Ausführungsbeispiel zeigt 5. Hier ist ein Filter 24 mit einem Filtergehäuse 26 in einem Querschnitt gezeigt, wobei im Filtergehäuse 26 ein Filterelement 501 eingesetzt ist. Das Filterelement 501 hat ein Trennelement 518, das an seiner radialen Innenseite eine konkav-konvexe Struktur aufweist, die an eine konkav-konvexe Struktur einer Außenseite einer Filtermanschette 502 angepasst ist.
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Genauer zeigt dies 6 in einer vergrößerten Detailansicht. Gut zu erkennen ist, dass die Falten 504 der Filtermanschette 502, bezogen auf die Längsachse 6, unterschiedliche Kammhöhe aufweisen. So wechseln hohe Falten 504 und niedrige Falten 504 ab. Auch hier bilden die Faltenkämme der Falten 504 wieder die konkav-konvexe Struktur, mit der die daran angepasste konkav-konvexe Struktur des Trennelements 518 in verschieblichen Eingriff ist. Von radial außen betrachtet ähnelt das letzte Ausführungsbeispiel demjenigen gemäß 3, bis auf den Umstand, dass im letzten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Höhen der Faltenkämme vorgesehen sind.
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Die folgende Funktionsbeschreibung gilt wie bereits erwähnt für alle Ausführungsbeispiele an Filterelementen 1; 101; 201; 301; 401; 501 und erfolgt anhand dem fünften Ausführungsbeispiel mit Bezug zu den 3, 5 und 6. Lediglich bei Abweichungen der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander wird an gegebener Stelle darauf eingegangen.
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Es sei angenommen, dass das Filterelement 501 gemäß 3 von unten, außenseitig angeströmt wird. Zum besseren Verständnis ist das Filtergehäuse 26 ausschnittsweise links und rechts in Schnittdarstellung gezeigt.
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Am Anfang des Betriebs des Filterelements 501 ist das Trennelement 518 beispielsweise nahe dem Bodendeckel 10 angeordnet, wodurch der erste Abschnitt 20, der sich zwischen dem Bodendeckel 10 und dem Trennelement 518 erstreckt, noch klein verglichen mit dem zweiten Abschnitt 22 ist. Da das Filterelement 501 in das Filtergehäuse 26 mit einer zwischen dem Trennelement 518 und dem Filtergehäuse 26 ausgebildeten Übergangspassung eingesetzt ist, ist das Trennelement 518 nur ab einem bestimmte Grenzwert eines am ersten Abschnitt 20 anstehenden Drucks in Richtung der Längsachse 6 hin zum zweiten Abschnitt 22 verschieblich.
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Über die gesamte Betriebsdauer des Filterelements 501 wird lediglich der erste Abschnitt 20 angeströmt, da der zweite Abschnitt 22 über das Trennelement 518, die Übergangspassung mit dem Filtergehäuse 26 und die entsprechend aufeinander abgestimmten konkav-konvex geformten Strukturen der Filtermanschette 502 und des Trennelements 518, vom ersten Abschnitt 20 im wesentlichen fluidisch getrennt ist.
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Mit Beaufschlagung des ersten Abschnitts 20 nimmt im Betrieb auch dessen Verschmutzung mit Partikeln zu. Erreicht dieser Verschmutzungsgrad einen Grenzwert, so entspricht dies einem Grenzwert eines am ersten Abschnitt 20 und an der, diesem zugewandten, Seite des Trennelements 518 anstehenden Drucks. Bei Überschreiten dieses Grenzwertes oder Drucks beginnt das Trennelement 518 sich dann in Richtung des zweiten Abschnitts 22 mutterartig zu verschieben. Die Verschiebung endet, sobald der Druck am ersten Abschnitt 20, bzw. im vom ersten Abschnitt 20, dem Trennelement 518 und dem Filtergehäuse begrenzten Zulaufraum 21 gemäß 3 hierzu nicht mehr ausreicht.
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Begründet ist dies damit, dass durch die Freigabe unverbrauchten, unverschmutzten Filtermaterials am ersten Abschnitt 20 der Druckverlust über den ersten Abschnitt von der Außenseite 514 zur Innenseite 516, und damit der Druck im Zulaufraum 21 absinkt. Auf diese Weise wird der Grenzwert der Verschmutzung des ersten Abschnitts 20 und der damit gekoppelte Grenzwert des Drucks im Betrieb wiederkehrend erreicht, überschritten und, aufgrund der Verschiebung des Trennelements und der damit verbundenen Freigabe frischer Filterfläche, wieder unterschritten. Auf diese Weise wandert das Trennelement 518 gemäß 3 langsam vom Bodendeckel 10 in Richtung des Anschlussdeckels 12, bis eine Restfläche des zweiten Abschnitts 22 nicht mehr ausreicht. Dann muss das Filterelement 518 gewechselt werden. Ein in den Figuren nicht gezeigter integrierter Signalgeber kann dann einen Filterwechsel anzeigen. Beispielsweise kann ein Sensor integriert sein, der durch Austreten eines Pins signalisiert, dass das Filterelement gewechselt werden muss.
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Jenseits des Trennelements 518 ist von diesem, dem Filtergehäuse 26 und dem zweiten Abschnitt 22 ein Rückraum 23 begrenzt.
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Allen Ausführungsbeispielen gemein ist, dass über das verschiebliche Trennelement 18; 118; 218; 318; 418; 518 das zu filternde Druckmittel gleichmäßiger um das jeweilige Filterelement 1; 101; 201; 301; 401; 501 verteilt wird und so das Filtermaterial optimal ausgenutzt wird. Dadurch ist die Filtration effizienter. Dabei kann das jeweilige Trennelement über die konkav-konvexe Struktur entweder eine lineare oder eine wendelförmige oder schraubenförmige Verschiebebewegung durchführen. Die Bewegungsart hängt dabei von der Form der konkav-konvexen Strukturen ab.
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Offenbart ist ein Filterelement zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid, insbesondere einem Pneumatik- oder Hydraulikfluid, mit einer sich um eine Längsachse erstreckenden Filtermanschette. Dabei ist ein in Richtung der Längsachse verschiebliches Trennelement vorgesehen, über das ein mit einem Zulaufvolumenstrom beaufschlagbarer innenseitiger oder außenseitiger erster Abschnitt der Filtermanschette von einem gleichseitigen, also auch innenseitigen oder auch außenseitigen, zweiten Abschnitt der Filtermanschette im Wesentlichen fluidisch trennbar oder fluidisch getrennt ist.
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Offenbart ist weiterhin ein Filter zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid, insbesondere aus einem Hydraulikfluid, mit einem einen Zulaufkanal und einen Ablaufkanal aufweisenden Filtergehäuse, in dem ein derartiges Filterelement angeordnet ist, wobei zumindest über das Trennelement der mit dem Zulaufvolumenstrom beaufschlagbare erste Abschnitt der Filtermanschette vom gleichseitigen, zweiten Abschnitt der Filtermanschette im Wesentlichen fluidisch getrennt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1; 101; 201; 301; 401; 501
- Filterelement
- 2; 102; 202; 302; 402; 502;
- Filtermanschette
- 4; 104; 204; 304; 404; 504;
- Falte
- 6
- Längsachse
- 8
- Stützstruktur
- 10
- Bodendeckel
- 12
- Anschlussdeckel
- 14; 514
- Außenseite
- 16; 516
- Innenseite
- 18; 118; 218; 318; 418; 518;
- Trennelement
- 20
- erster Abschnitt
- 21
- Zulaufraum
- 22
- zweiter Abschnitt
- 23
- Rückraum
- 24
- Filter
- 26
- Filtergehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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