DE102019102764A1

DE102019102764A1 - Filterkörper

Info

Publication number: DE102019102764A1
Application number: DE102019102764.0A
Authority: DE
Inventors: Annina Reiling
Original assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Current assignee: Atlas Copco IAS GmbH
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-06
Also published as: WO2020160883A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filterkörper (10) mit einer ersten Filterpartie (12), die zumindest abschnittsweise die Form eines hohlen Kreiszylinders aufweist, und die an einer ersten Stirnseite (14) eine Materialeintrittsöffnung (16) aufweist, und mit einer die zweite Stirnseite (22) der ersten Filterpartie (12) überdeckenden, kuppelförmig gekrümmten und mit der ersten Filterpartie (12) einstückig verbundenen zweiten Filterpartie (24), wobei die erste und die zweite Filterpartie (12, 24) mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filterkörper, insbesondere zum Einsatz in einer Filtereinrichtung, welche in einer Förderleitung einer Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials auf Werkstücke verwendet wird.
Viskose Materialien wie Klebstoffe, Dichtstoffe, Dämmstoffe oder Wärmeleitpasten, werden insbesondere im Automobilbau mit automatisierten Auftragsvorrichtungen auf Werkstücke aufgebracht. Zu diesem Zweck werden die viskosen Materialien in Behältern wie beispielsweise Fässern bereitgestellt und aus diesen mittels einer Pumpe einer Dosiereinrichtung zugeführt, die sie dosiert an die Werkstoffe abgibt. Dabei kann es vorkommen, dass Fremdstoffe in die Förderleitung gelangen, wie beispielsweise Stoffe, die versehentlich in den Behälter gelangt sind, oder aber ausgehärtete Klumpen des viskosen Materials. Solche Fremdkörper können die Förderleitung oder die Dosiervorrichtung verstopfen und beschädigen oder aber, wenn sie auf ein Werkstück aufgetragen werden, dieses Werkstück nachhaltig beschädigen, so dass es als Ausschuss aussortiert werden muss. Es besteht daher ein Bedarf, solche Fremdkörper nicht in die Auftragsvorrichtung gelangen zu lassen oder sie frühzeitig zurückzuhalten. Zu diesem Zweck wurden bereits Filter getestet, welche einen einen Materialdurchgangskanal durchspannenden scheibenförmigen Filterkörper aufweisen, welcher mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen ist. Solche Filterkörper haben sich bei den in Förderleitungen für viskoses Material auftretenden hohen Drücken von bis zu 350 Bar jedoch nicht bewährt, da sie sich aufgrund des Materialdrucks durchgebogen haben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Filterkörper zu entwickeln, der für den Einsatz in einer Förderleitung für viskoses Material besser geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Filterkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Filterkörper mit einer solchen Geometrie auszustatten, dass er zum einen hohe Drücke aushält und sich zum anderen nicht so schnell zusetzt. Die gewählte Geometrie mit einer zumindest abschnittsweise und zweckmäßig über den Großteil ihrer Länge als hohler Kreiszylinder ausgeführten ersten Filterpartie und einer kuppelförmig gekrümmten, die zweite Stirnseite der ersten Filterpartie überdeckenden zweiten Filterpartie vermeidet weitgehend Kanten, in denen sich Material ablagern kann. Insbesondere dann, wenn die Durchtrittsöffnungen, aus denen das Material aus dem Filterkörper durch die erste und die zweite Filterpartie austritt, jeweils einen kreisrunden Querschnitt haben, wird auch in diesem Bereich die Ablagerung von Material weitgehend vermieden. Die kuppelförmige Überdeckung der ersten Filterpartie durch die zweite Filterpartie, welche auch als Wölbung der zweiten Filterpartie von der ersten Filterpartie weg beschrieben werden kann, verleiht dem Filterkörper eine hohe Stabilität, insbesondere dann, wenn die zweite Filterpartie die Form eines Segments einer Kugelschale hat, wobei die Form einer halben Hohlkugel bevorzugt wird, so dass auch beim Übergang von der ersten Filterpartie zur zweiten Filterpartie keine Kanten auftreten.
Dabei wird bevorzugt, dass die erste und die zweite Filterpartie identische Wanddicken aufweisen. Um einen guten Materialdurchtritt zu ermöglichen, wird zudem bevorzugt, dass die Summe der Flächen der Durchtrittsöffnungen mindestens so groß ist wie die Fläche der Materialeintrittsöffnung. Zudem sind aus Gründen der Stabilität die Durchtrittsöffnungen zweckmäßig in einem Abstand zueinander angeordnet, der mindestens halb so groß ist wie ihr Durchmesser, so dass zwischen den Durchtrittsöffnungen genügend Material des Filterkörpers vorhanden ist. Der Filterkörper ist zudem vorteilhaft einstückig aus Metall gefertigt, hierbei vorzugsweise aus Edelstahl, wobei ein Edelstahl mit der Bezeichnung 1.4021 /X20Cr13 +QT800 besonders bevorzugt wird.
Ein solcher Filterkörper kommt insbesondere in einer Filtereinrichtung zum Einsatz, welche ein Filtergehäuse aufweist, durch das sich ein Materialdurchgangskanal von einer Eingangsöffnung zu einer Ausgangsöffnung erstreckt. In diesem Filtergehäuse ist der Filterkörper dann so aufgenommen, dass er den Materialdurchgangskanal durchspannt, so dass das Material in die Materialeintrittsöffnung ein- und aus den Durchtrittsöffnungen austreten muss, wenn es durch das Filtergehäuse durchgeleitet wird. Um die Anbringung des Filterkörpers im Filtergehäuse zu erleichtern, weist die erste Filterpartie zweckmäßig an der ersten Stirnseite einen umlaufenden, radial über eine der Materialeintrittsöffnung abgewandte Außenfläche der ersten Filterpartie vorstehenden Flansch auf. Das Filtergehäuse kann dann zweckmäßig zwei lösbar miteinander verbundene Gehäuseteile aufweisen, zwischen denen der Flansch des Filterkörpers angeordnet ist. Ist der Filterkörper verschlissen, werden die Gehäuseteile voneinander gelöst, so dass der Filterkörper entnommen werden kann. Zweckmäßig ist zwischen einer Außenfläche des Flanschs und der Außenfläche der ersten Filterpartie eine Übergangsfläche angeordnet, die in einem Schnitt parallel zur Zylinderachse gekrümmt ist und vorzugsweise einen konstanten Krümmungsradius aufweist. Der Filterkörper kann dann mit zumindest einem Abschnitt der Außenfläche des Flanschs, mit der Übergangsfläche und mit einem Abschnitt der Außenfläche der ersten Filterpartie zweckmäßig flächig an einer Innenfläche des Filtergehäuses anliegen. Dadurch erhält man in diesem Bereich der Filtereinrichtung, in dem die größten Spannungen auftreten, eine günstigere Kräfteverteilung.
Die Filtereinrichtung kann zudem ein das Filtergehäuse umschließendes thermisches Isolierelement aus Kunststoff aufweisen. Dieses ist zweckmäßig aus zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt. Dabei wird bevorzugt, dass die Teile des Isolierelements jeweils mindestens einen radial nach außen abstehenden Vorsprung aufweisen, wobei stets ein Vorsprung am einen Teil und ein Vorsprung am anderen Teil aneinander angrenzen und zusammen einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen und dass ein Verbindungselement den Vorsprung am einen Teil mit dem Vorsprung am anderen Teil verbindend auf diese aufgeschoben ist. Dies ermöglicht eine einfache Montage und Demontage des Isolierelements.
Der erfindungsgemäße Filterkörper wird bevorzugt so hergestellt, dass in einem ersten Verfahrensschritt aus einem massiven Metallstück, vorzugsweise aus einem massiven Edelstahlstück, durch ein spanabhebendes Verfahren wie Drehen oder Fräsen die Hohlzylinderform der ersten Filterpartie, die Kuppelform der zweiten Filterpartie und gegebenenfalls der Flansch hergestellt wird, und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Durchtrittsöffnungen in die erste und die zweite Filterpartie eingebracht werden. Das Einbringen der Durchtrittsöffnungen erfolgt zweckmäßig durch Bohren, vorzugsweise durch Laserbohren. In einem dritten Verfahrensschritt kann der Filterkörper poliert und entgratet werden, vorzugsweise mittels Elektrolyse.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen

1a, 1b einen Filterkörper in perspektivischer Ansicht und im Längsschnitt;
2 eine Filtereinrichtung mit einem Filterkörper gemäß 1a, 1b im Längsschnitt;
3a, 3b, 3c ein Isolierelement in Draufsicht, in vergrößerter Darstellung des Bereichs Z und in einem Längsschnitt entlang der Linie A-A und
4 ein Verbindungselement in Frontansicht.

Der in 1a, 1b dargestellte Filterkörper 10 ist einstückig aus Edelstahl hergestellt. Er weist eine erste Filterpartie 12 auf, die über den Großteil ihrer Länge die Form eines hohlen Kreiszylinders aufweist, und an deren erster Stirnseite 14 eine Materialeintrittsöffnung 16 angeordnet ist. An der ersten Stirnseite 14 ist zudem ein Flansch 18 angeordnet, der rings umlaufend radial über eine der Materialeintrittsöffnung 16 abgewandte Außenfläche 20 der ersten Filterpartie 12 vorsteht und diese gegenüber der Hohlzylinderform verdickt. Die der ersten Stirnseite 14 abgewandte zweite Stirnseite 22 der ersten Filterpartie 12 wird von einer zweiten Filterpartie 24 überdeckt, die kuppelförmig gekrümmt und in einer Richtung von der ersten Filterpartie 12 weg nach außen gewölbt ist. Die zweite Filterpartie 24 hat die Form einer halben Hohlkugel. Zudem ist zwischen einer der Materialeintrittsöffnung 16 abgewandten Außenfläche 26 des Flanschs 18 und der Außenfläche 20 der ersten Filterpartie 12 eine Übergangsfläche 28 angeordnet, die in dem in 1b gezeigten Schnitt parallel zur Zylinderachse 30 einen konstanten Krümmungsradius aufweist, so dass sie im Schnitt etwa einen Viertelkreis bildet. Die bislang beschriebenen Teile des Filterkörpers 10 sind rotationssymmetrisch bezüglich der Zylinderachse 30. Sie werden in einem ersten Verfahrensschritt aus einem massiven Edelstahlkörper spanabhebend durch Drehen hergestellt.
In einem in 1a, 1b gestrichtelt umrandeten Bereich 32 sind in der Zeichnung nicht im Detail dargestellte Durchtrittsöffnungen in die erste Filterpartie 12 und die zweite Filterpartie 24 eingebracht. Das Einbringen der Durchtrittsöffnungen erfolgt bei der Herstellung des Filterkörpers 10 in einem zweiten Verfahrensschritt mittels Laserbohren. In einem dritten Verfahrensschritt wird der Filterkörper 10 dann elektrolytisch poliert und entgratet. Die Durchtrittsöffnungen verbinden den Innenraum 34 des Filterkörpers 10 mit der Umgebung, so dass durch die Materialeintrittsöffnung 16 eintretendes Material durch die Durchtrittsöffnungen aus dem Filterkörper 10 austreten kann. Die Zahl der Durchtrittsöffnungen ist abhängig von ihrem Durchmesser. Um einen guten Materialdurchtritt durch den Filterkörper 10 zu ermöglichen, ist die Summe der Querschnittsflächen der Durchtrittsöffnungen mindestens so groß wie die Fläche der Materialeintrittsöffnung 16. Typische Größen sind bei einer Gesamtlänge des Filterkörpers 10 von 60 mm und einem Innendurchmesser von 21 mm Durchmesser der Durchtrittsöffnungen zwischen 0,4 mm und 1 mm. Die Durchtrittsöffnungen sind in gegenseitigen Abständen zueinander angeordnet, die mindestens so groß sind wie die Hälfte ihres Durchmessers. Alle Durchtrittsöffnungen sind gleich groß und, bedingt durch das Herstellungsverfahren, im Querschnitt kreisrund.
Der Filterkörper 10 wird in eine in 2 gezeigte Filtereinrichtung 36 eingesetzt, die in einer Förderleitung für viskoses Material zum Einsatz kommt. Die Filtereinrichtung 36 weist ein Filtergehäuse 38 auf, das einen Materialdurchgangskanal 40 umschließt, welcher sich von einer Eingangsöffnung 42 zu einer Ausgangsöffnung 44 erstreckt, und aus demselben Edelstahl gefertigt ist wie der Filterkörper 10. Das Filtergehäuse 38 ist zweiteilig ausgebildet mit einem die Eingangsöffnung 42 aufweisenden ersten Gehäuseteil 46 und einem die Ausgangsöffnung 44 aufweisenden zweiten Gehäuseteil 48, welche lösbar mittels eines Gewindes 50 miteinander verbunden sind. Das erste Gehäuseteil 46 weist im Bereich der Eingangsöffnung 42 ein Sechskantprofil 52 auf, so dass zum Lösen der Verbindung der beiden Gehäuseteile 46, 48 mit einem Schraubenschlüssel am ersten Gehäuseteil 46 angegriffen werden kann. Zudem ist zwischen beiden Gehäuseteilen 46, 48 ein Dichtring 54 angeordnet.
Der Filterkörper 10 liegt auf einem Absatz 56 am zweiten Gehäuseteil 48 auf, wobei die Außenfläche 26 des Flanschs 18, die Übergangsfläche 28 und ein Abschnitt der Außenfläche 20 der ersten Filterpartie 12 flächig an einer Innenfläche 58 des Filtergehäuses 38 anliegt, welche in diesem Bereich komplementär zu den genannten Flächen 20, 26, 28 ausgebildet ist.
Zur thermischen Isolierung der Filtereinrichtung 36 ist ein Isolierelement 60 aus Kunststoff vorgesehen, das in 3a bis 3c gezeigt ist. Das Isolierelement 60 weist zwei identisch ausgebildete Teile 62, 64 auf, die im Bereich einer Trennfläche 66 auf Stoß aneinander anliegen. Einander gegenüberliegend weist jedes der Teile 62, 64 einen Vorsprung 68 auf, der nach außen absteht. Dabei liegt stets ein Vorsprung 68 am einen Teil 62 an einem Vorsprung 68 am anderen Teil 64 an. Die beiden aneinander anliegenden Vorsprünge 68 weisen an den einander angewandten Seiten jeweils ein Profil 70 auf, so dass die zusammengefügten Vorsprünge 68 einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen. Ein Verbindungselement 72 (4) dient dazu, die beiden Teile 62, 64 miteinander zu verbinden und weist eine zum Profil der Vorsprünge 68 komplementären schwalbenschwanzförmigen Querschnitt 74 auf. Zum Verbinden der beiden Teile 62, 64 wird das Verbindungselement 72 in axialer Richtung auf die Vorsprünge 68 aufgeschoben.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Filterkörper 10 mit einer ersten Filterpartie 12, die zumindest abschnittsweise die Form eines hohlen Kreiszylinders aufweist, und die an einer ersten Stirnseite 14 eine Materialeintrittsöffnung 16 aufweist, und mit einer die zweite Stirnseite 22 der ersten Filterpartie 12 überdeckenden, kuppelförmig gekrümmten und mit der ersten Filterpartie 12 einstückig verbundenen zweiten Filterpartie 24, wobei die erste und die zweite Filterpartie 12, 24 mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen sind.

Claims

Filterkörper mit einer ersten Filterpartie (12), die zumindest abschnittsweise die Form eines hohlen Kreiszylinders aufweist, und die an einer ersten Stirnseite (14) eine Materialeintrittsöffnung (16) aufweist, und mit einer die zweite Stirnseite (22) der ersten Filterpartie (12) überdeckenden, kuppelförmig gekrümmten und mit der ersten Filterpartie (12) einstückig verbundenen zweiten Filterpartie (24), wobei die erste und die zweite Filterpartie (12, 24) mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen sind.
Filterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Filterpartie (24) die Form eines Segments einer Kugelschale hat, insbesondere die Form einer halben Hohlkugel.
Filterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Filterpartie (12, 24) identische Wanddicken aufweisen.
Filterkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filterpartie (12) an der ersten Stirnseite (14) einen umlaufenden, radial über eine der Materialeintrittsöffnung (16) abgewandte Außenfläche (20) der ersten Filterpartie (12) vorstehenden Flansch (18) aufweist.
Filterkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Außenfläche (26) des Flanschs (18) und der Außenfläche (20) der ersten Filterpartie (12) eine Übergangsfläche (28) angeordnet ist, die in einem Schnitt parallel zur Zylinderachse (30) gekrümmt ist und vorzugsweise einen konstanten Krümmungsradius aufweist.
Filterkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Flächen der Durchtrittsöffnungen mindestens so groß ist wie die Fläche der Materialeintrittsöffnung (16).
Filterkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen jeweils einen kreisrunden Querschnitt haben.
Filterkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der mindestens halb so groß ist wie ihr Durchmesser.
Filterkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einstückig aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Filterkörpers (10) nach Anspruch 9, wobei in einem ersten Verfahrensschritt aus einem massiven Metallstück, vorzugsweise aus einem massiven Edelstahlstück, durch ein spanabhebendes Verfahren die Holhzylinderform der ersten Filterpartie (12), die Kuppelform der zweiten Filterpartie (24) und gegebenenfalls der Flansch (18) hergestellt wird, und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Durchtrittsöffnungen in die erste und die zweite Filterpartie (12, 24) eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt die Durchtrittsöffnungen in die erste und die zweite Filterpartie (12, 24) gebohrt werden, vorzugsweise mittels Laserbohren.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt der Filterkörper (10) poliert und entgratet wird, vorzugsweise mittels Elektrolyse.
Filtereinrichtung mit einem einen sich von einer Eingangsöffnung (42) zu einer Ausgangsöffnung (44) erstreckenden Materialdurchgangskanal (40) aufweisenden Filtergehäuse (38) und mit einem im Filtergehäuse (38) aufgenommenen, den Materialdurchgangskanal (40) durchspannenden Filterkörper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Filtereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (10) gemäß Anspruch 4 oder 5 ausgebildet ist und dass das Filtergehäuse (38) zwei lösbar miteinander verbundene Gehäuseteile (46, 48) aufweist, zwischen denen der Flansch (18) des Filterkörpers (10) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkörper (10) gemäß Anspruch 5 ausgebildet ist und dass er mit zumindest einem Abschnitt der Außenfläche (26) des Flanschs (18), mit der Übergangsfläche (28) und mit einem Abschnitt der Außenfläche (20) der ersten Filterpartie (12) flächig an einer Innenfläche (58) des Filtergehäuses (38) anliegt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch ein das Filtergehäuse (38) umschließendes thermisches Isolierelement (60) aus Kunststoff.
Filtereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (60) zwei lösbar miteinander verbundene Teile (62, 64) aufweist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (62, 64) des Isolierelements (60) jeweils mindestens einen radial nach außen abstehenden Vorsprung (68) aufweisen, wobei stets ein Vorsprung (68) am einen Teil (62) und ein Vorsprung (68) am anderen Teil (64) aneinander angrenzen und zusammengefügt einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen und dass ein Verbindungselement (72) den Vorsprung (68) am einen Teil (62) mit dem Vorsprung (68) am anderen Teil (64) verbindend auf diese aufgeschoben ist.
Verwendung einer Filtereinrichtung (36) nach einem der Ansprüche 13 bis 18 in einer Förderleitung einer Vorrichtung zur Auftragen eines viskosen Materials auf Werkstücke.