DE102018002912A1

DE102018002912A1 - Filterelement, Filtervorrichtung, Verfahren zum Filtern eines Fluids und Verwendung eines Filterelements

Info

Publication number: DE102018002912A1
Application number: DE102018002912.4A
Authority: DE
Inventors: Manuel Bentlohner; Sebastian Enzinger; Hemambar Chilukuru
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Es wird ein Filterelement (1) mit mindestens einer Endscheibe (2, 3) und einem mit der Endscheibe (2, 3) verbundenen Filtermedium (4) vorgeschlagen, wobei
die Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial (11) gefertigt ist; und
eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe (2, 3) sich in Abhängigkeit von einem Druck aufgrund einer auf die Endscheibe (2, 3) einwirkenden Kraft (F) verändert.
Es werden ferner eine Filtervorrichtung mit einem solchen Filterelement, ein Verfahren zum Filtern eines Fluids mit einem solchen Filterelement sowie eine Verwendung eines solchen Filterelements vorgeschlagen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Filtervorrichtung mit einem solchen Filterelement, ein Verfahren zum Filtern eines Fluids mit einem solchen Filterelement sowie eine Verwendung eines solchen Filterelements.
Zur Filterung von Fluiden für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs werden häufig gefaltete bzw. plissierte Filtermaterialien, wie etwa Filtervliese, die ein Faltenpack bilden, eingesetzt. Hierzu wird ein zunächst flächiger Filtermaterialbogen zickzackförmig gefaltet. Das Faltenpack wird von Endscheiben gehalten, welche an die Ober- und Unterseite des zylinderförmigen Faltenpacks, das das Filtermedium bildet, angebracht sind. Derartige Endscheiben können beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
Die DE 10 2014 016 167 A1 offenbart ein Filterelement für ein Kraftfahrzeug, in dem eine Endscheibe Kautschuk und einen Wärmeleitzusatzstoff aufweist. Mithilfe des Wärmeleitzusatzstoffs wird eine thermische Vulkanisation des Kautschukmaterials verbessert.
In der Vergangenheit hat sich der Umgang mit elektrischen Ladungen in oder an der Kunststoffendscheibe als schwierig erwiesen.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement, eine verbesserte Filtervorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Filtern eines Fluids sowie eine verbesserte Verwendung eines Filterelements zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Filterelement mit mindestens einer Endscheibe und einem mit der Endscheibe verbundenen Filtermedium vorgeschlagen, wobei
die Endscheibe zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial gefertigt ist; und
eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe sich in Abhängigkeit einer infolge eines Drucks auf die Endscheibe einwirkenden Kraft, die eine Verpressung des Endscheibenmaterials bewirkt, verändert.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Filtern eines Fluids mit dem Filterelement gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagen. Bei dem Verfahren durchströmt das Fluid das Filtermedium von einer Rohseite in Richtung zu einer Reinseite hin, wobei die Rohseite und die Reinseite durch das Filtermedium und durch die Endscheibe voneinander getrennt sind. Das Verfahren umfasst:
Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe.
Das Filterelement kann in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen sowie allgemein in der Klimatechnik, insbesondere in Heiz-Klimageräten, in hydraulischen Systemen, in Haushaltsgeräten oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Die Kraftwagen oder Fahrzeuge können elektrisch und/oder mittels Kraftstoff (insbesondere Benzin, Diesel oder Erdgas) betrieben werden.
Das Filterelement ist in Ausführungsformen als ein Filterelement für ein Betriebsmittel eines Kraftfahrzeugs, insbesondere als Ölfilter, Hydraulikflüssigkeitsfilter, und/oder Kraftstofffilter, ausgebildet und umfasst geeignete Filtermedien. Mit dem Filterelement filterbare Medien sind beispielsweise Betriebsflüssigkeiten, wie Kraftstoffe, Schmiermittel, Harnstofflösungen und dergleichen, die zu reinigen sind.
Das Filtermedium kann gefaltet oder wellenförmig ausgebildet sein. Als Faltungen sind beispielsweise Zickzack- oder W-Faltungen bekannt. Das Filterelement kann geprägt und anschließend an Prägekanten unter Ausbildung von Faltkanten scharfkantig gefaltet sein. Als Ausgangsmaterial kann ein flächiger Filtermaterialbogen dienen, welcher entsprechend umgeformt wird.
Das Filtermedium ist beispielsweise ein Filtergewebe, ein Filtergelege oder ein Filtervlies. Insbesondere kann das Filterelement in einem Spinnvlies- oder Meltblown-Verfahren hergestellt sein. Weiter kann das Filterelement verfilzt oder genadelt sein. Das Filterelement kann Naturfasern, wie Baumwolle, oder Kunstfasern, beispielsweise aus Polyester, Polyvinylsulfit oder Polytetrafluorethylen, aufweisen. Die Fasern können bei der Verarbeitung in, schräg und/oder quer zur Maschinenrichtung orientiert sein. Das Filterelement kann ein- oder mehrlagig sein.
Die mindestens eine Endscheibe ist beispielsweise ein Spritzgießteil. Sie kann auch aus einem vulkanisierbaren Material gefertigt sein und als Folienendscheibe bezeichnet werden. In letzterem Fall wird zunächst ein flächiges Material als Halbfertigteil verwendet und anschließend vulkanisiert, wobei das Endscheibenmaterial aufschäumt und ein festes Reaktionsprodukt entsteht, an dem das Filtermedium hält. Die Endscheibe kann mit dem Filtermedium insbesondere materialschlüssig verbunden sein. Die Endscheibe kann auch fluiddicht mit dem Filtermedium verklebt sein. Hierzu kann die Endscheibe aus einem schäumbaren Material gebildet sein. Insbesondere ist die Verbindung mit dem Filtermedium, die durch die Endscheibe erstellt wird, fluiddicht. Die Endscheibe und das Filtermedium sind insbesondere ohne einen zusätzlichen Hilfsstoff, z. B. ohne Klebstoff, Lötmaterial und/oder dergleichen, materialschlüssig miteinander verbunden.
Alternativ können die Endscheibe und das Filtermedium mit einem zusätzlichen Material bzw. Element verbunden sein, beispielsweise mittels einer Klebeschicht, insbesondere mittels einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht.
Die Endscheibe kann eine abgerundete, beispielsweise eine kreisrunde Geometrie aufweisen. Alternativ kann die Endscheibe eine rechteckige bzw. quadratische Geometrie aufweisen. Denkbar ist auch eine ovale Ausgestaltung der Endscheiben- und Faltengeometrie.
Die Endscheibe ist zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial gebildet, und ist somit insbesondere elektrisch leitfähig. Unter elektrisch leitfähig kann insbesondere elektrisch leitend verstanden werden. Dass die Endscheibe elektrisch leitfähig ist, bedeutet insbesondere, dass das ausgehärtete Endscheibenmaterial bei 25°C einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand p von weniger als 600 Ωcm, insbesondere weniger als 500 Ωcm, aufweist. Wenn der spezifische elektrische Durchgangswiderstand der Endscheibe klein genug ist, kann die Endscheibe bereits bei einer niedrigen anliegenden elektrischen Spannung elektrischen Strom leiten.
Die elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe verändert sich in Abhängigkeit einer infolge eines Drucks auf die Endscheibe einwirkenden Kraft, die eine Verformung des Endscheibenmaterials bewirkt Dabei kann sich auch die elektrische Leitfähigkeit der gesamten Endscheibe in Abhängigkeit des Drucks der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft verändern. Es kann auch davon gesprochen werden, dass sich der elektrische Widerstand von zumindest einem Teil der Endscheibe in Abhängigkeit eines Drucks einer auf die Endscheibe einwirkenden Kraft verändert. Tatsächlich ist die elektrische Leitfähigkeit der Kehrwert des elektrischen Widerstands.
Unter einem Druck ist insbesondere die Komponente der Kraft pro Flächeneinheit auf der Endscheibenoberfläche zu verstehen, die senkrecht zu einer Fläche der Endscheibe auf die Endscheibe einwirkt. Es kann sich dabei um die Komponente der Kraft handeln, die senkrecht zu einer Deckfläche der Endscheibe auf die Deckfläche der Endscheibe einwirkt. Beim Variieren der aufgebrachten Kraft verändert sich die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe insbesondere entlang einer vorgegebenen Richtung.
Aus einem Wert der elektrischen Leitfähigkeit, im Folgenden auch „elektrischer Leitfähigkeitswert“, kann insbesondere auf den Druck aufgrund der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft geschlossen werden. Der elektrische Leitfähigkeitswert kann dabei durch eine Erfassungseinrichtung erfasst oder bestimmt werden. Dabei kann der elektrische Leitfähigkeitswert auch aus einem erfassten Wert des elektrischen Widerstands, im Folgenden auch „elektrischer Widerstandswert“, abgeleitet werden.
Über o. g. Auswertung der elektrischen Leitfähigkeit der Endscheibe kann also die auf die Endscheibe einwirkende Kraft bestimmt werden, sodass hierüber ein aktueller Druckabfall über das Filterelement bestimmt werden kann, was insbesondere nützlich ist, um eine Beladung des Filtermediums und/oder ein ordnungsgemäßes Einsetzen des Filterelements in ein Gehäuse zu bestimmen. Diese Beispiele werden im Folgenden noch näher erläutert.
Gemäß einer Ausführungsform verringert sich die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe beim Einwirken der Kraft auf die Endscheibe. Das heißt insbesondere, dass sich der elektrische Widerstand des zumindest einen Teils der Endscheibe beim Einwirken der Kraft auf die Endscheibe erhöht. Je höher die auf die Endscheibe einwirkende Kraft, desto niedriger ist die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe.
In Ausführungsformen ist die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit beim Verändern der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft linear. Anders ausgedrückt, kann die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe proportional zur Kraft, die auf die Endscheibe einwirkt, sein, insofern durch die Kraft N eine hinreichend große Verpressung des Endscheibenmaterials erreicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die einwirkende Kraft eine Kompressionskraft, die die Endscheibe zumindest teilweise komprimiert, und/oder eine Verformungskraft, die die Endscheibe zumindest teilweise verformt. Beim Einwirken der Kompressionskraft wird die Endscheibe insbesondere entlang der Richtung, in der die Kompressionskraft auf die Endscheibe einwirkt, komprimiert. Durch die Kompressionskraft wird beispielsweise eine Höhe der Endscheibe reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe eine elektrische Leitfähigkeit entlang einer Richtung, die parallel zu einer Richtung der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft ist. Insbesondere wirkt die Kraft senkrecht auf die Deckfläche der Endscheibe ein. Die elektrische Leitfähigkeit verändert sich dann insbesondere senkrecht zur Deckfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe entlang einer ersten Richtung eine erste elektrische Leitfähigkeit auf, die höher als eine zweite elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe entlang einer zweiten Richtung ist. Man kann auch davon sprechen, dass die elektrische Leitfähigkeit innerhalb der Endscheibe richtungsabhängig ist. In Ausführungsformen erstrecken sich die erste und die zweite Richtung senkrecht zueinander. Hierbei kann sich die erste Richtung entlang einer Deckfläche der Endscheibe erstrecken. Die zweite Richtung kann sich senkrecht zur Deckfläche der Endscheibe erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Endscheibe elektrisch leitfähige Zusatzpartikel, insbesondere Kohlenstoffpartikel, bevorzugt Graphitpartikel, und/oder Metallpartikel, auf. Dabei erstreckt sich eine Vorzugsrichtung der jeweiligen elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel entlang einer einheitlichen Richtung. Die elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel können insbesondere eine längliche Form aufweisen. Bevorzugt werden längliche Graphitpartikel.
In einer Ausführungsform haben die elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel eine längliche Form und sind beispielsweise als Stäbchen, Plättchen und/oder Fasern ausgebildet. Insbesondere ist eine Länge der elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel größer als deren Breite und/oder Höhe. Man kann sagen, dass die Zusatzpartikel eine geometrische Vorzugsrichtung haben. Diese Vorzugsrichtung erstreckt sich entlang der einheitlichen Richtung, wodurch sich insbesondere die Richtungsabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit ergibt.
Die einheitliche Richtung erstreckt sich beispielsweise senkrecht zur Richtung der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft und/oder parallel zur Deckfläche der Endscheibe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Endscheibenmaterial ein vulkanisierbares Material auf, wobei ein Massenanteil der elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel in einem nicht oder nicht vollständig vulkanisierten Zustand des Endscheibenmaterials zwischen 50 und 400 PHR, bevorzugt zwischen 100 und 180 PHR, beträgt.
Mit PHR werden die Massenanteile der einzelnen Mischungsbestandteile einer Elastomermischung bezeichnet („An introduction to rubber technology“, Seite 32, R. Ciesielski, Rapra Technolody LTD, ISBN: 1-85957-150-6, 1999). Dabei werden diese Angaben jeweils auf 100 (Massen-)Teile des Grundpolymers bezogen. Der Massenanteil des Kautschuks, der das Grundpolymer sein kann, beträgt in Ausführungsformen 100 PHR, und der Massenanteil des elektrisch leitfähigen Zusatzstoffs beträgt in Ausführungsformen zwischen 50 und 400 PHR, in einem Zustand des Endscheibenmaterials, in dem das Endscheibenmaterial nicht oder nicht vollständig vulkanisiert ist. Um eine hohe elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe zu erreichen, werden insbesondere Kohlenstoff-, insbesondere in Form von Graphit oder Nanotubes, oder Metallzugabemengen von 100 bis 180 PHR verwendet. Die Kohlenstoffpartikel können insbesondere als Fasern, Plättchen oder massive Partikel vorliegen.
Für den Fall, dass das Endscheibenmaterial noch weitere Zugaben umfasst, kann das Endscheibenmaterial in dem nicht oder nicht vollständig vulkanisierten Zustand beispielsweise aus Kautschuk, Phenolharz, Hexamethylentetramin, Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger bzw. Vulkanisationsbeschleunigergemisch und elektrisch leitfähigen Zusatzpartikeln gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Filtermedium zwei Endscheiben auf, zwischen denen das Filtermedium angeordnet ist, und wobei die Endscheiben jeweils fluiddicht mit dem Filtermedium verbunden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Filtervorrichtung zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen. Diese umfasst:

das Filterelement gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts; und
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe.

Die Erfassungseinrichtung ist zum Beispiel eine Widerstandsmesseinrichtung. Die Erfassungseinrichtung kann den elektrischen Widerstand oder die elektrische Leitfähigkeit zwischen zwei Stellen der Endscheibe messen. Die zwei Stellen gehören insbesondere zu dem Teil der Endscheibe, der eine in Abhängigkeit von dem Druck variierende elektrische Leitfähigkeit hat. Zum Verbinden der Erfassungseinrichtung mit der Endscheibe können die Ober- und Unterseite der Endscheibe jeweils mit Silberleitlack beschichtet werden. Jede Silberleitlackschicht ist dabei insbesondere als Kontakt zum Befestigen eines Kabels, das mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist, ausgebildet. Die Erfassungseinrichtung ermöglicht in diesem Fall eine Erfassung des elektrischen Widerstands oder der elektrischen Leitfähigkeit zwischen der Ober- und Unterseite der Endscheibe. Die Ober- und/oder Unterseite der Endscheibe entspricht insbesondere der zuvor genannten Deckfläche der Endscheibe.
Aus dem erfassten elektrischen Widerstandswert und/oder elektrischen Leitfähigkeitswert kann der Druck aufgrund der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft abgeleitet werden. Hierzu kann die Filtervorrichtung eine Speichereinheit umfassen, in der Daten gespeichert sind, die ein Verhältnis zwischen dem elektrischen Widerstandswert und/oder dem elektrischen Leitfähigkeitswert und dem Druck der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft angeben. Die Filtervorrichtung kann beispielsweise anhand dieser Daten bestimmen, wie hoch der Druck aufgrund der auf die Endscheibe einwirkenden Kraft ist.
In Ausführungsformen umfasst die Filtervorrichtung eine Verarbeitungseinheit zum Bestimmen einer Beladung des Filtermediums. Unter einer Beladung des Filtermediums ist insbesondere eine Schmutzbeladung des Filtermediums zu verstehen, die durch das Filtern von Fluiden entsteht. Insbesondere sind eine Ober- und Unterseite der Endscheibe unterschiedlichen Drücken ausgesetzt. Diese Druckdifferenz entspricht dem Druckabfall, der zwischen einer Rohfluidseite und einer Reinfluidseite des Filterelements auftritt. Die Druckdifferenz kann von dem erfassten elektrischen Widerstandswert und/oder elektrischen Leitfähigkeitswert abgeleitet werden. Hierzu kann die Erfassungseinrichtung den elektrischen Widerstandswert oder den elektrischen Leitfähigkeitswert zwischen der Ober- und Unterseite der Endscheibe erfassen.
Die bestimmte Druckdifferenz ist insbesondere ein Indikator für den Beladungszustand des Filtermediums. Je höher die Schmutzbeladung, desto höher ist die Druckdifferenz und umso höher ist auch der elektrische Widerstandswert (bzw. umso niedriger ist der elektrische Leitfähigkeitswert). Ab einem gewissen Beladungszustand, also bei Überschreiten eines vorbestimmten elektrischen Widerstandswerts und/oder bei Unterschreiten eines vorbestimmten elektrischen Leitfähigkeitswerts, kann ein Filterwechsel benötigt sein und/oder angefordert werden.
Die Erfassungseinrichtung kann somit zusätzlich als Sensor zur Überwachung der Schmutzbeladung des Filtermediums dienen. Dadurch kann z. B. sichergestellt werden, dass die Schmutzbeladung nicht zu groß wird, wodurch eine gute Filterleistung gewährleistet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung ferner eine Warneinrichtung zum Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit des erfassten elektrischen Widerstandswerts und/oder des erfassten elektrischen Leitfähigkeitswerts. Das Warnsignal kann beispielsweise ausgegeben werden, wenn der erfasste elektrische Widerstandswert und/oder der erfasste elektrische Leitfähigkeitswert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und/oder unterschreitet und somit angeben, dass ein Filterwechsel benötigt wird.
Die Warneinrichtung kann mit der Erfassungseinrichtung gekoppelt sein. Das Warnsignal ist zum Beispiel eine Anzeige auf einem Bildschirm oder ein Tonsignal. Das Warnsignal dient insbesondere dazu, einen Benutzer darüber zu informieren, dass ein Filterwechsel benötigt wird und/oder dass eine Anomalie in dem erfassten elektrischen Widerstandswert und/oder in dem erfassten elektrischen Leitfähigkeitswert vorliegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung ein Gehäuse zur Aufnahme des Filterelements und eine Einsetzeinrichtung zum Ausüben einer auf die Endscheibe einwirkenden Kraft, wenn das Filterelement in das Gehäuse eingesetzt ist und/oder wenn das Filterelement in das Gehäuse eingesetzt wird. Das Gehäuse kann als Schutz für das Filterelement dienen. Es kann einteilig oder mehrteilig sein und ist insbesondere aus Kunststoff geformt.
Die durch die Einsetzeinrichtung auf die Endscheibe einwirkende Kraft kann an einer vorbestimmten Stelle der Endscheibe wirken. Die vorbestimmte Stelle kann zu dem Teil der Endscheibe gehören, dessen elektrische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit des Drucks verändert. Die durch die Einsetzeinrichtung auf die Endscheibe einwirkende Kraft bewirkt insbesondere, dass ein Druck an der Endscheibe entsteht. Die Einsetzeinrichtung kann zum Beispiel als eine Feder ausgebildet sein, die beim Einsetzen des Filterelements in das Gehäuse allmählich zusammengedrückt wird. In diesem Fall wird der Druck auf die Endscheibe während des Einsetzens in das Gehäuse allmählich erhöht und erreicht einen Sollwert, wenn das Filterelement richtig in dem Gehäuse eingesetzt ist. Alternativ kann es sich bei der Einsetzeinrichtung auch um ein anderes Druckmittel handeln. Der Sollwert kann ein Maximalwert sein, der bspw. darauf hinweisen kann, dass das Filterelement in einer Axialrichtung verspannt eingebaut ist.
Durch eine Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder des elektrischen Widerstands, z. B. anhand der Erfassungseinrichtung, kann der Druck auf die Endscheibe beim Einsetzen des Filterelements in das Gehäuse verfolgt werden. Aus diesem Druck kann anschließend z. B. bestimmt werden, ob das Filterelement in dem Gehäuse angeordnet ist, ob das Filterelement richtig bzw. ordnungsgemäß in dem Gehäuse angeordnet ist, und/oder wie weit das Filterelement in dem Gehäuse angeordnet ist.
Durch das Zusammenwirken des Gehäuses mit der Erfassungseinrichtung kann der Einsetzzustand des Filterelements in dem Gehäuse bestimmt werden. Insbesondere kann eine ordnungsgemäße Anordnung des Filterelements innerhalb des Gehäuses sichergestellt werden. Die Erfassungseinrichtung kann ferner derart mit der Warneinrichtung gekoppelt sein, dass die Warneinrichtung ein Warnsignal ausgibt, welches angibt, dass kein Filterelement in dem Gehäuse angeordnet ist, oder dass das Filterelement falsch in dem Gehäuse angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt ferner:
Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit des erfassten elektrischen Widerstandswerts und/oder des erfassten elektrischen Leitfähigkeitswerts, wobei das Warnsignal insbesondere angibt, dass das Filterelement auszutauschen ist, und/oder dass das Filterelement in einem Gehäuse angeordnet ist.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Verwendung eines Filterelements mit mindestens einer Endscheibe und einem mit der Endscheibe verbundenen Filtermedium zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen, wobei die Endscheibe zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial gefertigt ist und sich eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe in Abhängigkeit von einem Druck aufgrund einer auf die Endscheibe einwirkenden Kraft verändert, in einer Filtervorrichtung, welche zum Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe eingerichtet ist.
Die für das vorgeschlagene Filterelement beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Filtervorrichtung, für das vorgeschlagene Verfahren zum Filtern eines Fluids, und für die vorgeschlagene Verwendung entsprechend.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale, Verfahrensschritte oder Verwendungen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Filterelements, der Filtervorrichtung, des Verfahrens und der Verwendung hinzufügen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen dabei:

1: eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines Filterelements für ein Kraftfahrzeug;
2: eine Schnittdarstellung einer Endscheibe des Filterelements;
3: eine Widerstandsmessung einer Endscheibenprobe;
4: einen zeitlichen Verlauf einer auf die Endscheibenprobe einwirkenden Kraft;
5: ein Verhältnis der auf die Endscheibenprobe einwirkenden Kraft zur Verpressdicke;
6: ein Verhältnis des spezifischen Widerstands der Endscheibenprobe zu einem Druck einer auf die Endscheibenprobe einwirkenden Kraft;
7a: ein Verhältnis des spezifischen Widerstands der Endscheibenprobe zur Verpressdicke;
7b: ein Verhältnis des absoluten Widerstands der Endscheibenprobe zur Verpressdicke;
8: eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
9: eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines Filterelements 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Filterelement 1 kann beispielsweise ein Flüssigkeitsfilterelement, insbesondere ein Kraftstofffilter, sein.
Das Filterelement 1 umfasst ein Filtermedium 4, das als Faltenpack aus plissiertem Filtermaterial ausgebildet ist. Häufig werden Kunststoffvliesmaterialien zickzackförmig gefaltet und als Filtermaterialien verwendet. Auf Faltenprofilen 9 des Filtermediums 4, welches einen Endlosfaltenbalg bildet, ist in der Orientierung der 1 an jeweils einer Endseite des Filtermediums 4 oberseitig und unterseitig eine Endscheibe 2, 3 vorgesehen. Das Filterelement 1 weist mindestens eine kreisförmige Endscheibe 2, 3, bevorzugt jedoch zwei Endscheiben 2, 3 auf. Insbesondere sind die Endscheiben 2, 3 fluiddicht mit dem Filtermedium 4 verbunden. Durch die Endscheiben 2, 3 erfährt das Filterelement 1 eine gewisse Stabilität und kann in einen entsprechenden Fluidkreislauf eingesetzt werden. Das Filtermedium 4 kann in teilweise aufgeschäumtes Material der Endscheiben 2, 3 eingedrückt sein. Ein Anschlussstutzen 6 ist zum Beispiel Teil der oberen Endscheibe 2. Analog kann die untere Endscheibe 3 eine Öffnung 7 haben, die als Anschluss dienen kann.
In der Orientierung der 1 sind oberseitig Faltkanten 9 des Filtermediums 4 gezeigt, die das Faltprofil bilden. Im Betrieb, beispielsweise als Flüssigkeitsfilter, durchströmt die zu filternde Flüssigkeit, wie Kraftstoff, die durch das plissierte Filtermaterial 4 vergrößerte Filteroberfläche. In der Regel werden die Filtermaterialien und Geometrien des Filtermediums 4 oder des Filterelements 1 auf eine vorgegebene Durchströmrichtung angepasst. Beispielsweise ist in der 1 von seitlich die Rohflüssigkeit RO als Rohfluid und nach oben und unten die filtrierte Reinflüssigkeit RL als Reinfluid gezeigt. Insofern ist in der Orientierung der 1 die dem Innenraum 8 zugewandte Fläche die Abströmseite und die äußere Mantelfläche des zylinderförmigen Filtermediums 4 die Anströmseite des Filterelements 1. Innerhalb des Faltenbalgs 4 ist ein optionales Stützelement 5 vorgesehen, welches zwischen den Endscheiben 2, 3 vorliegt. Das Stützelement 5 kann auch als Mittelrohr bezeichnet werden. Es kann sich dabei um ein elektrisch leitfähiges Stützelement 5, das derart an den Endscheiben 2, 3 anliegt bzw. die Endscheiben 2, 3 kontaktiert, dass elektrische Ladungen der Endscheiben 2, 3 durch das Stützelement 5 geleitet werden können.
Jede Endscheibe 2, 3 umfasst eine Deckfläche 38, die sich senkrecht zu einer Axialrichtung A des Filterelements 1 erstreckt. In der Darstellung der 1 entsprechen die Deckflächen 38 der oberen und der unteren Fläche des Filterelements 1. Die Endscheiben 2, 3 weisen zudem Mantelflächen 39 auf, die eine Höhe h haben und sich parallel zur Axialrichtung A entlang des Umfangs der Endscheiben 2, 3 erstrecken.
Mindestens eine der Endscheiben 2, 3, insbesondere beide Endscheiben 2, 3, sind zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial 11 gefertigt. Das Endscheibenmaterial 11 weist Kautschuk 13 und elektrisch leitfähige Zusatzpartikel 12 auf. Bei den elektrisch leitfähigen Zusatzpartikeln 12 handelt es sich um Kohlenstoffpartikel, insbesondere Graphit. In 1 sind die Kohlenstoffpartikel 12 faserförmig in den Kautschuk 13 eingearbeitet. In einem nicht, oder nicht vollständig vulkanisierten Zustand des Kautschuks 13 beträgt ein Massenanteil der Kohlenstoffpartikel 12 zwischen 50 und 400 PHR.
Die Graphitpartikel 12 haben einen längliche, stäbchenförmige Form und erstrecken sich entlang einer ersten Richtung R1, die parallel zu der Deckfläche 38 der Endscheibe 2, 3 verläuft. Die erste Richtung R1 entspricht somit einer Radialrichtung des Filterelements 1. Eine elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe 2, 3 ist entlang der ersten Richtung R1 größer als entlang einer zweiten Richtung R2, welche sich senkrecht zur ersten Richtung R1 erstreckt. Die zweite Richtung R2 entspricht der Axialrichtung A des Filterelements 1. Die Ausrichtung der Graphitpartikel 12 ist in der 2, welche eine Schnittansicht der Endscheibe 2, 3 entlang der Schnittkurve S - S der 1 zeigt, besonders gut zu sehen.
Wie in der 2 dargestellt, sind die Graphitpartikel 12 im Wesentlichen entlang der ersten Richtung R1 orientiert. Entlang der ersten Richtung R1 ist eine elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe 2, 3 höher als entlang der zweiten Richtung R2. Anders ausgedrückt, ist ein elektrischer Widerstand der Endscheibe 2, 3 entlang der ersten Richtung R1 niedriger als entlang der zweiten Richtung R2.
Zur Herstellung der Endscheibe 2, 3 werden zunächst die benötigten Rohstoffe vermischt. Die vermischten Rohstoffe sind dabei Kautschuk, Phenolharz, Hexamethylentetramin, Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger bzw. Vulkanisationsbeschleunigergemisch und elektrisch leitfähige Zusatzpartikel, hier Graphitpartikel. Eine Vorzugsorientierung der Graphitpartikel 12 innerhalb der Endscheibe 2, 3 kann erhalten werden, indem das nicht vollständig vulkanisierte Endscheibenmaterial 11 durch eine nicht dargestellte Walzeinrichtung geführt wird.
Die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe 2, 3 verändert sich in Abhängigkeit eines Drucks aufgrund einer Kraft F, die auf die Endscheibe 2, 3 einwirkt. Bei der Kraft F handelt es sich um eine Kompressionskraft, die senkrecht (also entlang der zweiten Richtung R2) auf eine Ober- und eine Unterseite 27, 28 der Endscheibe 2, 3 einwirkt. Bei der Endscheibe 2 entspricht die Oberseite 27 der Deckfläche 38; bei der Endscheibe 3 entspricht die Unterseite 28 der Deckfläche 38. Der Druck aufgrund der Kraft F entspricht dem Verhältnis der Kraft F zu einem Flächenwert der Endscheibenfläche 2, 3.
Beim Erhöhen der auf die Endscheibe 2, 3 einwirkenden Kraft F verringert sich die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe 2, 3. Dieser Effekt wird im Folgenden anhand der 3 bis 7 näher beschrieben.
Die 3 zeigt eine Widerstandsmessung einer Endscheibenprobe 15. Bei der Endscheibenprobe 15 handelt es sich um ein quaderförmiges zugeschnittenes Stück des zuvor beschriebenen Endscheibenmaterials 11 mit Graphitpartikeln 12.
An beiden flächigen Flächen 27, 28 der Endscheibenprobe 15 ist ein Kontakt 16 vorgesehen, der als elektrisch leitfähiger Silberlack realisiert ist. Zwischen den Kontakten 16 ist eine Widerstandsmesseinrichtung 14 angeschlossen, die den elektrischen Widerstand der Endscheibenprobe 15 entlang der zweiten Richtung R2, also senkrecht zu den Graphitpartikeln 12, misst. Die Widerstandsmesseinrichtung 14 ist dabei eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des elektrischen Widerstands der Endscheibenprobe 15.
An den Seiten der Kontakte 16, die der Endscheibenprobe 15 entgegengesetzt sind, ist jeweils ein elektrischer Isolator 17 vorgesehen. Bei dem elektrischen Isolator 17 handelt es sich um einen Nichtleiter, zum Beispiel um Silikon.
Auf die Endscheibenprobe 15 wird entlang der zweiten Richtung R2 eine Kraft F aufgebracht, aufgrund der ein Druck auf die Endscheibenprobe 15 entsteht. Hierzu wird die Endscheibenprobe 15 zwischen Druckplatten einer Universalprüfmaschine oder einer Zugprüfmaschine gelegt (nicht dargestellt). Die Druckplatten kontaktieren dabei den elektrischen Isolator 17. Die Druckplatten werden derart zueinander gepresst, dass sie eine Kraft F auf die dazwischenliegende Endscheibenprobe 15 ausüben. In Abhängigkeit der aufgebrachten Kraft F verändert sich eine Verpressdicke d der Endscheibenprobe 15, welche einer Dicke/Höhe der Endscheibenprobe 15 entlang der Richtung R2 entspricht.
Die 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf der auf die Endscheibenprobe 15 einwirkenden Kraft F (in Newton, N). Wie in der 4 dargestellt, wird die auf die Endscheibenprobe 15 ausgeübte Kraft F über 200s zwischen 0 und 20N variiert. Dabei erfolgt zwischen 0 und 130s ein Verpressen der Endscheibenprobe 15 und zwischen 130 und 200s ein Entspannen der Endscheibenprobe 15.
Die 5 zeigt ein Verhältnis der auf die Endscheibenprobe 15 einwirkenden Kraft zur Verpressdicke d. Wie in der 5 dargestellt, relaxiert die Endscheibenprobe 15 beim Entspannen zeitverzögert.
Die 6 zeigt ein Verhältnis des spezifischen Widerstands p der Endscheibenprobe 15 zu dem Druck aufgrund der auf die Endscheibenprobe 15 einwirkenden Kraft F. Zur Berechnung des spezifischen Widerstands p wird die Formel p=RAld verwendet, wobei R der durch die Widerstandsmesseinrichtung 14 gemessene elektrische Widerstand der Endscheibenprobe 15 (in Ohm), A die Fläche der Endscheibenprobe 15 und d die Verpressungsdicke ist.
In der 6 ist der spezifische Widerstand p der Endscheibenprobe 15, der unter Berücksichtigung des durch die Widerstandsmesseinrichtung 14 gemessenen elektrischen Widerstandswert R (3) bestimmt wird, während der Verpressungsphase mit Kreisen und während der Entspannungsphase mit Dreiecken dargestellt. Sowohl in der Verpressungsphase als auch in der Entspannungsphase steigt der spezifische Widerstand p linear mit steigendem Druck. Dies bedeutet, dass auch der elektrische Widerstand R mit steigenden Druck steigt. Die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibenprobe 15, die umgekehrt proportional zum elektrischen Widerstand R ist, nimmt entsprechend mit steigenden Druck Kraft ab. Aus den 5 und 6 kann man zudem ableiten, dass der spezifische Widerstand p der Endscheibenprobe 15 in der Entspannungsphase zeitverzögert abnimmt.
Die 7a zeigt ein Verhältnis des spezifischen Widerstands p der Endscheibenprobe 15 zur Verpressdicke d. Sowohl in der mit Kreisen dargestellten Verpressungsphase als auch in der mit Dreiecken dargestellten Entspannungsphase nimmt der spezifische Widerstand p mit steigender Verpressdicke d, d. h. einer abnehmenden Verpressung, linear ab, während der spezifische Widerstand mit abnehmender Verpressdicke, d. h. steigender Verpressung, zunimmt. 7b zeigt ein Verhältnis des (absoluten) Widerstands R der Endscheibenprobe 15 zur Verpressdicke d. Die qualitativen Zusammenhänge entsprechen der 7a, wobei die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands R von der Verpressdicke d in diesem Graphen aufgrund der angegebenen Absolutwerte des elektrischen Widerstands, in die die Dickenänderung nicht eingerechnet ist, deutlicher ausfällt.
Die Endscheibe 2, 3 der 1 und 2 kann aus demselben Material wie die in Bezug auf die 3 bis 7 beschriebene Endscheibenprobe 15 hergestellt sein und somit dieselben Eigenschaften im Hinblick auf die elektrische Leitfähigkeit und den elektrischen Widerstand R haben.
Die 3 bis 7b sind auf die Messung des elektrischen Widerstandswerts R der Endscheibenprobe 15 entlang der zweiten Richtung R2, also senkrecht zu den Graphitpartikeln 12, gerichtet. Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn der elektrische Widerstandswert R der Endscheibenprobe 15 entlang der ersten Richtung R1, also entlang der Graphitpartikel 12, gemessen wird.
Die 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 19 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Filtervorrichtung 19 umfasst ein Gehäuse 18, in welches das zuvor beschriebe Filterelement 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 18 umfasst in einer Seitenwand 22 eine Einlassöffnung 23, durch die ein zu filterndes Fluid in das Gehäuse 18 einströmt. Das Fluid durchströmt die Filtervorrichtung 19, insbesondere das Filtermedium 4, entlang der Pfeile p, und strömt durch eine Auslassöffnung 24 aus dem Gehäuse 18 wieder aus.
Die Filtervorrichtung 19 kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um z. B. Motoröl oder Harnstofflösungen zu filtern. Das Filtermedium 4 unterteilt das Gehäuse 18 in zwei Bereiche mit unterschiedlichen Drücken P1, P2. Der erste Bereich entspricht dabei dem Bereich, in dem das Fluid ungefiltert, also als Rohfluid RO in dem Gehäuse 18 vorliegt. In diesem ersten Bereich ist der Druck des Fluids P1. Der zweite Bereich entspricht dem Bereich, in dem das Fluid gefiltert, also als Reinfluid RL in dem Gehäuse 18 vorliegt. In diesem zweiten Bereich ist der Druck des Fluids P2.
Das Filtermedium 4 führt zu einem Druckabfall zwischen den beiden Bereichen. Der Druckabfall entspricht auch dem Unterschied zwischen dem ersten Druck P1 und dem zweiten Druck P2. Wenn die Schmutzbeladung des Filtermediums 4 durch das Filtern des Fluids steigt, steigt auch der Druckunterschied zwischen P1 und P2.
Der Druckunterschied zwischen P1 und P2 wird mit Hilfe der Widerstandsmesseinrichtung 14 als Erfassungseinrichtung bestimmt. Die Widerstandsmesseinrichtung 14 ist über Kabel 25 mit Kontakten 26a, 26b, die an der Oberseite 27 und Unterseite 28 der Endscheibe 2 vorgesehen sind, verbunden, und misst einen elektrischen Widerstandswert R zwischen den beiden Kontakten 26a, 26b.
Der anhand der Widerstandsmesseinrichtung 14 gemessene elektrische Widerstandswert R ist eine gute Angabe für den Druckunterschied zwischen den Drücken P1 und P2 und ermöglicht somit eine Überwachung der Schmutzbeladung des Filterelements 1. Die Filtervorrichtung 19 weist somit einen integrierten Sensor zur Überwachung der Schmutzbeladung auf.
In Ausführungsformen weist die Filtervorrichtung 19 eine Warneinrichtung auf (nicht dargestellt), die ein Warnsignal bzw. eine Meldung zum Filterwechsel ausgibt, wenn der gemessene elektrische Widerstand einen vorbestimmten Wert überschreitet, also wenn eine vorbestimmte Schmutzbeladung überschritten wird.
Die 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ähnlich zur Filtervorrichtung 19 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst auch die Filtervorrichtung 20 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Gehäuse 18 mit dem darin angeordneten Filterelement 1. Die Filtervorrichtung 20 kann zur Filterung von Flüssigkeiten und Gasen (zum Beispiel von Motoröl, Harnstofflösungen oder Innenraumluft) in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Zudem umfasst die Filtervorrichtung 20 zwei Federn 21, die an einer Gehäusedecke 29 befestigt sind und als Einsetzeinrichtungen dienen. Wenn das Filterelement 1 in das Gehäuse 18 eingesetzt wird, werden die Federn 21 durch die Endscheibe 2 komprimiert. Die Federn 21 üben dabei eine Kompressionskraft KF entlang der zweiten Richtung R2 auf die Endscheibe 2 aus.
Beim Einsetzen des Filterelements 1 in das Gehäuse 18 verändert sich die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe 2 entlang der Richtung R2 durch die Kompressionskraft KF der Federn 21. Die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit, und somit auch des elektrischen Widerstands der Endscheibe 2 entlang der zweiten Richtung R2, kann anhand der Widerstandsmesseinrichtung 14 erfasst werden. Aus dem erfassten elektrischen Widerstandswert R kann eine mit der Widerstandsmesseinrichtung 14 gekoppelte Bestimmungseinrichtung 40 bestimmen, wie weit das Filterelement 1 in das Gehäuse 18 eingesetzt ist, dass das Filterelement 1 richtig in dem Gehäuse 18 eingesetzt ist oder dass kein Filterelement 1 in dem Gehäuse 18 angeordnet ist. Hierzu kann die Bestimmungseinrichtung 40 vorgespeicherte Daten verwenden, die typische elektrische Widerstandswerte für in dem Gehäuse 18 eingesetzte Filterelemente 1 angeben. Falls die Bestimmungseinrichtung 40 bestimmt, dass kein Filterelement 1 in dem Gehäuse 18 angeordnet ist, kann eine nicht dargestellte Warneinrichtung ein Warnsignal ausgeben.
Die Widerstandsmesseinrichtung 14 ist dabei als Teil des Filterelements 1 vorgesehen. Die Kabel 25, die zum Verbinden der Widerstandsmesseinrichtung 14 mit der Endscheibe 2 dienen, können zum Beispiel durch das Stützelement 5 des Filterelements verlaufen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Als elektrisch leitfähige Partikel 12 können weitere, von den o. g. abweichende, Materialien, z. B. Graphit, eingesetzt werden. Es ist auch möglich, ein Filterelement mit nur einer Endscheibe 2, 3 oder mit zwei geschlossenen Endscheiben 2, 3 vorzusehen. Es ist auch denkbar, dass nur eine der Endscheiben 2, 3 des Filterelements 1 elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Die elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel 12 sind nicht zwangsläufig entlang einer Vorzugsrichtung orientiert, sondern können willkürlich orientiert sein. Statt den elektrischen Widerstand zu erfassen, kann die Erfassungseinrichtung 14 auch die elektrische Leitfähigkeit erfassen.
Bezugszeichenliste

1: Filterelement
2: Endscheibe
3: Endscheibe
4: Filtermedium
5: Stützelement
6: Anschlussstutzen
7: Öffnung
8: Innenraum
9: Faltenprofil
11: Endscheibenmaterial
12: elektrisch leitfähige Partikel
13: Kautschuk
14: Widerstandsmesseinrichtung
15: Endscheibenprobe
16: Kontakt
17: Isolator
18: Gehäuse
19: Filtervorrichtung
20: Filtervorrichtung
21: Feder
22: Seitenwand
23: Einlassöffnung
24: Auslassöffnung
25: Kabel
26a, 26b: Kontakt
27: Oberseite
28: Unterseite
29: Gehäusedecke
38: Deckfläche
39: Mantelfläche
40: Bestimmungseinrichtung
A: Axialrichtung
d: Verpressdicke
F: Kraft
h: Höhe
KF: Kompressionskraft
p: Pfeil
P1: erster Druck
P2: zweiter Druck
RO: Rohfluid
RL: Reinfluid
R: elektrischer Widerstandswert
R1: erste Richtung
R2: zweite Richtung
p: spezifischer Widerstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014016167 A1 [0003]

Claims

Filterelement (1) mit mindestens einer Endscheibe (2, 3) und einem mit der Endscheibe (2, 3) verbundenen Filtermedium (4), wobei die Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial (11) gefertigt ist; und eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe (2, 3) sich in Abhängigkeit von einem Druck aufgrund einer auf die Endscheibe (2, 3) einwirkenden Kraft (F) verändert.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei sich die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe (2, 3) beim Einwirken der Kraft (F) auf die Endscheibe (2, 3) verringert.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die einwirkende Kraft (F) eine Kompressionskraft, die die Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise komprimiert, und/ oder eine Verformungskraft, die die Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise verformt, ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Leitfähigkeit des zumindest einen Teils der Endscheibe (2, 3) eine elektrische Leitfähigkeit entlang einer Richtung ist, die parallel zu einer Richtung der auf die Endscheibe (2, 3) einwirkenden Kraft (F) ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe (2, 3) entlang einer ersten Richtung (R1) eine erste elektrische Leitfähigkeit aufweist, die höher als eine zweite elektrische Leitfähigkeit der Endscheibe (2, 3) entlang einer zweiten Richtung (R2) ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Endscheibe (2, 3) elektrisch leitfähige Zusatzpartikel (12), insbesondere längliche elektrisch leitfähige Zusatzpartikel (12), insbesondere Kohlenstoffpartikel, bevorzugt Graphitpartikel, und/oder Metallpartikel, aufweist; wobei sich eine Vorzugsrichtung der jeweiligen elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel entlang einer einheitlichen Richtung erstreckt.
Filterelement nach Anspruch 6, wobei das Endscheibenmaterial (11) ein vulkanisierbares Material aufweist, und ein Massenanteil der elektrisch leitfähigen Zusatzpartikel (12) in einem nicht oder nicht vollständig vulkanisierten Zustand des Endscheibenmaterials (11) zwischen 50 und 400 PHR, bevorzugt zwischen 100 und 180 PHR, beträgt.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Filtermedium (4) zwei Endscheiben (2, 3) aufweist, zwischen denen das Filtermedium (4) angeordnet ist, und wobei die Endscheiben (2, 3) jeweils fluiddicht mit dem Filtermedium (4) verbunden sind.
Filtervorrichtung (19, 20) zum Filtern eines Fluids mit: einem Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Erfassungseinrichtung (14) zum Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts (R) und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe (2, 3).
Filtervorrichtung nach Anspruch 9 mit einer Warneinrichtung zum Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit des erfassten elektrischen Widerstandswerts (R) und/oder des erfassten elektrischen Leitfähigkeitswerts.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 mit einem Gehäuse (18) zur Aufnahme des Filterelements (1) und einer Einsetzeinrichtung (21) zum Ausüben einer auf die Endscheibe (2, 3) einwirkenden Kraft (F), wenn das Filterelement (1) in das Gehäuse (18) eingesetzt ist und/oder wenn das Filterelement (1) in das Gehäuse (18) eingesetzt wird.
Verfahren zum Filtern eines Fluids mit einem Filterelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Fluid das Filtermedium (4) von einer Rohseite in Richtung zu einer Reinseite hin durchströmt, wobei die Rohseite und die Reinseite durch das Filtermedium (4) und durch die Endscheibe (2, 3) voneinander getrennt sind, umfassend: Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts (R) und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe (2, 3).
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Ausgeben eines Warnsignals in Abhängigkeit des erfassten elektrischen Widerstandswerts (R) und/oder des erfassten elektrischen Leitfähigkeitswerts, wobei das Warnsignal insbesondere angibt, dass das Filterelement (1) auszutauschen ist und/oder dass das Filterelement (1) in einem Gehäuse (18) angeordnet ist.
Verwendung eines Filterelements (1) mit mindestens einer Endscheibe (2, 3) und einem mit der Endscheibe (2, 3) verbundenen Filtermedium (4) zum Filtern eines Fluids, wobei die Endscheibe (2, 3) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Endscheibenmaterial (11) gefertigt ist und sich eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest einem Teil der Endscheibe (2, 3) in Abhängigkeit von einem Druck aufgrund einer auf die Endscheibe (2, 3) einwirkenden Kraft verändert, in einer Filtervorrichtung (19, 20), welche zum Erfassen eines elektrischen Widerstandswerts (R) und/oder eines elektrischen Leitfähigkeitswerts der Endscheibe (2, 3) eingerichtet ist.