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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Filtermodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Hintergrund der Erfindung
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In dem Dokument
DE 101 11 064 A1 ist eine Filtervorrichtung offenbart. Diese hat ein Filtergehäuse mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss für ein zu filterndes Fluid. Im Filtergehäuse ist ein Filtermodul angeordnet. Dieses hat eine Mehrzahl von in axialer Richtung aneinander gereihten Filterscheiben. Im Filtergehäuse sind die Filterscheiben über einen Haltezylinder befestigt, indem sie diesen jeweils mittig umgreifen. Zu filterndes Fluid strömt über den Eingangsanschluss in das Filtergehäuse und im Anschluss in das Filtermodul von dessen Außenmantelfläche her. Innerhalb des Filtermoduls strömt das gefilterte Fluid dann zum Ausgangsanschluss. Nachteilig hierbei ist, dass sich herausgefilterte Partikel ungleichmäßig im Filtermodul absetzen.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filtermodul und eine Filtervorrichtung zu schaffen, mit denen eine verbesserte An- und Durchströmung des Filtermoduls mit einer verbesserten Effizienz geschaffen ist.
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Die Aufgabe hinsichtlich des Filtermoduls wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Filtervorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Filtermodul mit einer Mehrzahl von, insbesondere axial in Reihe angeordneten, Filterscheiben oder Filterzellen vorgesehen, die beispielsweise für eine Mikrofiltration geeignet sind. Die Filterscheiben begrenzen vorzugsweise zusammen einen inneren Filterraum oder Hohlraum. Eine äußere Umfangswandung des Filtermoduls, die durch die Filterscheiben gebildet ist, hat eine Wendelform oder Schraubenform oder eine etwa schraubenförmige Struktur. Die Wendelform erfolgt hierbei durch entsprechende Anordnung und/oder Ausgestaltung der Filterscheiben.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch die Wendelform eine gleichmäßigere Verteilung eines zu filternden Fluids um das Filtermodul erfolgt. Durch die Wendelform kann ein zu filterndes Fluid in eine etwa wendelförmige umlaufende Strömungsrichtung gelenkt werden oder etwa zyklonartig strömen. Ein derartiges Filtermodul ist vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet und kostengünstig herstellbar und kann auch bei beispielsweise älteren und bereits vorhandenen Filtervorrichtungen bzw. Filtergehäusen eingesetzt werden und zu einer effizienteren Filtration führen. Durch die verbesserte Umströmung setzen sich herausgefilterte Partikel auch gleichmäßiger im Filtermodul ab, was zu geringeren Druckverlusten führt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Umfangsform zumindest einer Mehrzahl von Filterscheiben oder aller Filterscheiben jeweils im Querschnitt gesehen – insbesondere bezüglich einer Längsachse einer jeweiligen Filterscheibe – abweichend von einer Kreisform. Mit anderen Worten ist eine Mehrzahl von nicht kreisförmigen Filterscheiben oder eine Mehrzahl von Filterscheiben mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt vorgesehen. Im Unterschied dazu sind bekannte Filterscheiben beispielsweise in der Hydraulik und auch für gasförmige Medien mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. Das Filtermodul kann dann mit den nicht kreisförmigen Filterscheiben beispielsweise eine Wendelform ausbilden.
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Vorzugsweise sind zumindest eine Mehrzahl der Filterscheiben, die eine von einer Kreisform abweichende Umfangsform aufweisen, zur wendelförmigen Anordnung zueinander drehversetzt. Mit anderen Worten hat das Filtermodul oder Filterelement nicht kreisförmige Filterscheiben, die verdreht sind. Durch die Verdrehung der einzelnen Filterscheiben kann vorteilhafterweise außen am Filtermodul die Wendelform ausgebildet werden. Das zu reinigende Fluid oder Filtermedium kann dann beispielsweise schraubenförmig entlang des Filtermoduls strömen, ein Filtermaterial des Filtermoduls durchfließen und gereinigt werden.
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Vorzugsweise ist die Wendelform des Filtermoduls ein- oder mehrgängig ausgestaltet. Sind mehrere Gänge vorgesehen, so kann die schraubenförmige Umströmung des Filtermoduls weiter verbessert werden. Durch die Verdrehung und/oder Ausgestaltung der einzelnen Filterscheiben kann somit außen am Filterelement eine ein- oder mehrgängige Wendel ausgestaltet sein.
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Des Weiteren kann die Verdrehung und/oder Ausgestaltung der Filterscheiben auch bewirken, dass ein wendelförmiger Kanal außen am Filtermodul entsteht, in dem das zu filternde Fluid besser und gleichmäßiger um das Filtermodul verteilt werden kann, und dadurch eine effizientere Filtration ermöglicht ist.
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Vorzugsweise sind bei einer Betrachtung in Längsrichtung des Filtermoduls die zumindest eine Mehrzahl von Filterscheiben, die eine von einer Kreisform abweichende Umfangsform aufweisen, nacheinander in einer gleichen Drehrichtung, insbesondere mit einem gleichen Winkel, drehversetzt.
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Mit Vorteil ist die Umfangsform einer jeweiligen Filterscheibe oder von zumindest einer Mehrzahl von Filterscheiben im Querschnitt gesehen etwa oval oder etwa elliptisch oder etwa tropfenförmig ausgestaltet oder hat eine vorteilhafte Freiform. Hierdurch kann bei der verdreht zueinander vorgesehenen Anordnung der Filterscheiben eine strömungsgünstige ein- oder mehrgängige Wendel auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ausgebildet werden. Mit anderen Worten ist somit das Filtermodul mit den übereinander gestapelten Filterscheiben nicht kreisförmig und bildet keinen Hohlzylinder aus, sondern die Filterscheiben, die beispielsweise oval sind, sind versetzt zueinander in einem Verdrehwinkel übereinander gestapelt.
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Vorzugsweise hat die Umfangsform einer jeweiligen Filterscheibe oder von zumindest einer Mehrzahl von Filterscheiben im Querschnitt gesehen eine, sich insbesondere quer zur Längsachse erstreckende, Symmetrieachse oder zwei sich etwa senkrecht schneidende Symmetrieachsen. In Längsrichtung gesehen können benachbarte Filterscheiben bezüglich ihrer Symmetrieachsen einen gleichen Winkelversatz in einer Drehrichtung aufweisen.
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Bevorzugterweise ist zumindest ein Teil der Filterscheiben als eine umlaufende ringförmige Filtertasche ausgebildet. Diese kann radial nach innen offen sein. Von einer Außenwandung der Filtertasche können sich zwei Seitenwandungen nach innen erstrecken. Die Seitenwandungen mit der Außenwandung begrenzen dann einen ringförmigen Taschenraum. Vorzugsweise hat eine jeweilige Seitenwandung eine etwa kegelstumpfartige oder konusartige Außen- und/oder Innenmantelfläche. Ein Abstand der Seitenwandungen kann sich ausgehend von der Außenwandung radial hin zur Längsachse gesehen verbreitern. Die Seitenwandungen nähern sich somit in Radialrichtung gesehen hin zur Außenwandung einander an. Denkbar ist auch, dass sich die Seitenwandungen jeweils etwa quer zur Längsachse erstrecken und die Filterscheibe dann etwa trommelartig ausgestaltet ist.
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Die Innenumfangsflächen der Filterscheiben haben jeweils etwa einen kreisförmigen Querschnitt. Des Weiteren können die Innenumfangsflächen der Filterscheiben alternativ oder zusätzlich etwa koaxial zueinander angeordnet sein. Die Querschnitte sind weiter vorzugsweise etwa gleich.
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Weiter vorzugsweise kann eine jeweilige Seitenwandung einer Filterscheibe innenseitig einen ringförmigen oder etwa kreisringförmigen Kragen aufweisen. Ein jeweiliger Kragen kann sich etwa quer zur Längsachse erstrecken. Somit hat eine Filterscheibe vorzugsweise zwei Kragen. Die Filterscheiben können dann über ihre Kragen aufeinander gestapelt werden oder definiert aneinander anliegen. Die Kragen sind beispielsweise einstückig mit der jeweiligen Seitenwandung ausgestaltet oder als separates Element vorgesehen, das mit der Filterscheibe verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse vorgesehen, in dem ein Filtermodul angeordnet ist. Eine Außenmantelfläche des Filtermoduls und eine Innenmantelfläche des Filtergehäuses können einen ringförmigen Filterraum oder Einströmraum begrenzen. Der ringförmige Filterraum kann hierbei, insbesondere direkt, mit einem ersten Fluidanschluss verbunden sein. Ein innerer, innerhalb des Filtermoduls vorgesehener, Filterraum wiederum kann mit einem zweiten Fluidanschluss, insbesondere direkt, verbunden sein. Vorzugsweise ist das Filtermodul hierbei gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte ausgestaltet. Somit kann sich auf einfache Weise bei der Filtervorrichtung im ringförmigen Filterraum eine etwa schraubenförmige oder etwa zyklonartige Strömung des zu filternden Fluids ausbilden. Mit anderen Worten kann eine verschmutzte Flüssigkeit optimal entlang in dem Ringspalt zwischen dem Filtergehäuse und dem Filterscheibenmodul fließen und verteilt werden. Durch die gleichmäßige Verteilung sind eine optimale und gleichmäßige Ausnutzung einer Filterfläche des Filtermoduls und ein geringerer Druckverlust ermöglicht.
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Vorzugsweise ist das Filtergehäuse und/oder der erste Fluidanschluss oder der Eingangsanschluss derart ausgebildet, dass ein im ringförmigen Filterraum strömendes Fluid oder einströmendes Fluid das Filtermodul zyklonartig oder etwa schraubenförmig umströmt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Strömungsleitelement einstückig mit dem Filtergehäuse oder zusätzlich zum Filtergehäuse vorgesehen sein, mit dem das im ringförmigen Filterraum strömende Fluid oder einströmende Fluid das Filtermodul zyklonartig oder etwa schraubenförmig durchströmt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass neben dem wendelförmigen Filtermodul eine zusätzliche Umlenkung des in dem ringförmigen Filterraum strömenden Fluids erfolgt, womit eine gleichmäßige Verteilung des zu filternden Fluids um das Filtermodul weiter verbessert ist.
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Das Filtermodul ist vorzugsweise in dem Filtergehäuse derart angeordnet, und/oder die wendelförmige Umfangsform derart ausgestaltet, dass die zyklonartige oder etwa schraubenförmige Umströmung des Filtermoduls unterstützt ist. Ist ein Strömungsleitelement vorgesehen, und/oder ist das Filtergehäuse, und/oder der erste Fluidanschluss für eine zyklonartige oder etwa schraubenförmige Umströmung ausgebildet, so ist vorteilhafterweise das Filtermodul darauf abgestimmt angeordnet oder orientiert.
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Die Filtervorrichtung kann einen Haltezylinder oder einen Haltedorn aufweisen, auf dem die Filterscheiben aneinander gereiht oder aufeinander gestapelt. Das Filtermodul ist dann endseitig axial begrenzt. Der Haltezylinder ist hierbei vom zu filternden Fluid durchströmbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Filtermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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2 in einem Längsschnitt aufeinandergesetzte Filterscheiben des Filtermoduls aus 1,
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3 in einer Seitenansicht ein Filtermodul gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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4 und 5 jeweils in einem Längsschnitt eine Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse und
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6 perspektivisch in einem Längsschnitt einen Abschnitt eines Filtergehäuses einer Filtervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß 1 hat ein Filtermodul 1 eine Vielzahl von Filterscheiben 2, die etwa im Querschnitt gesehen ellipsenförmig ausgestaltet sind. Sie haben hierbei jeweils eine erste Symmetrieachse 4 und eine zweite Symmetrieachse 6. In Längsrichtung gesehen sind die Filterscheiben 2 nacheinander in der Drehrichtung 8 drehversetzt mit einem etwa gleichen Winkelversatz angeordnet. Hierdurch entsteht eine Umfangswandung 10 des Filtermoduls 1 mit einer wendelförmigen Struktur. Die Umfangswandung 10 weist hierbei einen ersten Gang 12 und einen zweiten Gang 14 auf. Die Umfangswandung 10 dient somit als Strömungsleitelement für ein das Filtermodul umströmendes und zu filterndes Fluid, womit das Fluid in eine schraubenförmige oder etwa zyklonartige Strömung gelenkt wird.
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Denkbar ist auch, die Filterscheiben 2 jeweils mit einer Umfangsform auszubilden, so dass drei, vier oder mehr Gänge bei der Umfangswandung 10 vorgesehen sind.
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2 zeigt drei aufeinander gestapelte Filterscheiben 2. Es ist erkennbar, dass eine jeweilige Filterscheibe 2 eine ringförmige Filtertasche 16 oder Filterzelle hat. Diese hat hierbei eine Außenwandung 18 und zwei sich von dieser nach innen erstreckende Seitenwandungen 20 und 22. In Radialrichtung gesehen weg von der Außenwandung 18 verbreitert sich ein Abstand zwischen den Seitenwandungen 20 und 22. Diese verjüngen sich somit in Längsrichtung des Filtermoduls 1 gesehen und weisen voneinander weg. Eine jeweilige Seitenwandung 20 und 22 weist des Weiteren radial innen jeweils einen etwa ebenen Kragen 24 und 26 auf. Die Kragen 24 und 26 haben jeweils eine etwa kreisförmige Innenumfangsfläche 28 bzw. 30. Die Innenumfangsflächen 28 und 30 der Filterscheiben 2 sind etwa koaxial zueinander angeordnet und weisen etwa einen gleichen Durchmesser auf. Über die Innenumfangsflächen 28 und 30 ist eine jeweilige Filterscheibe 2 auf einem Haltezylinder oder Haltedorn innerhalb eines Filtergehäuses anordbar. Über die Kragen 24 und 26 liegen die Filterscheiben 2 aneinander an.
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Gemäß 2 strömt zu filterndes Fluid 32 von außen durch die Filterscheiben 2 oder das Filtermaterial. Im Hohlraum 34 innerhalb der Filterscheiben 2 wird das gefilterte Fluid 36 axial entweder in eine erste axiale Richtung 38 nach oben oder in eine zweite axiale Richtung 40 nach unten zu einem ausgangsseitigen Fluidanschluss geführt.
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Gemäß 3 ist ein Filtermodul 42 dargestellt mit einer Vielzahl von Filterscheiben 44. Diese sind dabei jeweils nicht kreisförmig ausgestaltet und derart angeordnet, dass eine Mehrzahl von Gängen 46, 48 und 50 vorgesehen sind.
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Gemäß 4 ist eine Filtervorrichtung 52 mit einem Filtergehäuse 54 dargestellt, in das das Filtermodul 1 aus 1 eingesetzt ist, was schematisch durch eine Strichlinie dargestellt ist. Das Filtergehäuse 54 ist hierbei der Einfachheit halber ohne Deckel dargestellt. Es hat einen ersten eingangsseitigen Fluidanschluss 56 und einen axialen zweiten ausgangsseitigen Fluidanschluss 58. Der Fluidanschluss 56 ist dabei derart ausgestaltet, dass ein in das Filtergehäuse 54 einströmendes Fluid zyklonartig oder schraubenartig gelenkt wird. Zusätzlich ist ein Boden 60 des Filtergehäuses rampenartig ausgestaltet, um eine derartige Umlenkung des Fluids zu unterstützen. Da neben dem Gehäuse 54 auch das Filtermodul 1 gemäß 1 wendelförmig ausgestaltet ist, erfolgt eine äußerst gleichmäßige Verteilung des zu filternden Fluids um das Filtermodul 1. Hierdurch setzt sich ein herausgefilterter Schmutz oder ausgefilterte Partikel gleichmäßig am Filtermodul 1 ab, womit insgesamt im Einsatz der Filtervorrichtung 52 ein Druckverlust minimiert ist.
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Gemäß 5 ist ein Filtergehäuse 62 dargestellt, das neben dem rampenförmigen Gehäuseboden 60 und dem Fluidanschluss 56 in seiner Innenmantelfläche 64 eine schraubenförmige Nut 66 aufweist. Diese erstreckt sich etwa ausgehend vom bodenseitigen Fluidanschluss 56 und umläuft das Filtermodul 1. Durch diese Nut 66 wird die Umlenkung des einströmenden Fluids oder das im ringförmigen Filterraum 68 zwischen dem Filtermodul 1 und der Innenwandung 64 strömenden Fluids verbessert.
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6 zeigt einen Filterkopf 69 für ein Filtergehäuse. Dieser ist stirnseitig des Filtermoduls 1 vorgesehen. Der Filterkopf 69 hat hierbei einen eingangsseitigen Fluidanschluss 70, der das Fluid derart in den Filterraum 72 umlenkt, dass dieses das Filtermodul 1 zyklonartig oder schraubenförmig umströmt. Auch hier führt eine Kombination des Filtermoduls 1 mit dem Filterkopf 69 zu einer äußerst vorteilhaften Umströmung der Umfangswandung 10 des Filtermoduls 1, siehe auch 1. Mit den Gehäusen 54, 62 und dem Filterkopf 69 aus den 4 bis 6 ist der Zykloneffekt, der durch das Filtermodul 1 entsteht, zusätzlich unterstützt, was zu einer noch gleichmäßigeren Flächenbelastung des Filtermoduls 1 führt und eine noch effizientere Filtration ermöglicht.
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Offenbart ist ein Filtermodul mit einer Vielzahl von gestapelten Filterscheiben, die einen Hohlraum begrenzen und von außen mit einem zu filternden Fluid durchströmbar sind. Eine Umfangswandung des Filtermoduls ist hierbei zumindest abschnittsweise wendelförmig ausgestaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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