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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rundfilterelement zur Filtration eines flüssigen oder gasförmigen Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Filtereinrichtungen mit einem Rundfilterelement, das einen als Hohlzylinder ausgebildeten Filtermediumkörper umfasst, der von dem zu reinigenden Fluid in Radialrichtung durchströmt wird. Zur Vergrößerung der Filtrationsfläche ist der Filtermediumkörper als Faltenfilter ausgebildet. Der Filtermediumkörper wird radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, wobei an der Innenseite, die die Reinseite bildet, ein Stützgerüst angeordnet ist, das zur Stabilisierung des Filtermediumkörpers dient und Radialkräfte, die bei der Durchströmung des Filtermediumkörpers auftreten, aufnimmt. Eine derartige Filtereinrichtung zur Filtration von Luft, Kraftstoff oder Öl wird beispielsweise in
WO 2014/203050 A1 beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rundfilterelement, das mit einem Stützgerüst ausgeführt ist, in einfacher konstruktiver Weise so auszubilden, dass das Stützgerüst für eine sichere Stabilisierung des als Faltenfilter ausgeführten Filtermediumkörpers des Filterelements dient.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Rundfilterelement wird zur Filtration eines flüssigen oder eines gasförmigen Fluids eingesetzt, beispielsweise in Filtereinrichtungen zur Filtration von Kraftstoff oder zur Filtration von Luft, insbesondere Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen. Das Rundfilterelement weist einen Filtermediumkörper auf, an welchem die Filtration des Fluids durchgeführt wird und der als Faltenfilter mit einer Vielzahl sich aneinanderschließender Falten ausgebildet ist, welche die zur Verfügung stehende Filtrationsfläche vergrößern. Der Filtermediumkörper umschließt einen innenliegenden Strömungsraum, der bei einer Durchströmung radial von außen nach innen den Reinraum zur Aufnahme des gereinigten Fluids bildet. Im Prinzip kommt auch eine entgegengesetzte Durchströmung des Filtermediumkörpers radial von innen nach außen in Betracht; in diesem Fall nimmt der innenliegende Strömungsraum das ungereinigte Rohfluid auf.
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An einer Seite des Filtermediumkörpers befindet sich ein Stützgerüst, das den Filtermediumkörper in Radialrichtung abstützt. In bevorzugter Ausführung befindet sich das Stützgerüst an der Reinseite des Filtermediumkörpers, so dass die bei der Durchströmung des Filtermediumkörpers entstehenden Radialkräfte von dem Stützgerüst aufgenommen werden können. Bei einer radialen Durchströmung von außen nach innen befindet sich dementsprechend das Stützgerüst im innenliegenden Strömungsraum, wohingegen bei einer radialen Durchströmung von innen nach außen das Stützgerüst an der außenliegenden Umfangsseite des Filtermediumkörpers angeordnet ist. Vorteilhafterweise liegt das Stützgerüst unmittelbar auf Kontakt zur Reinseite des Filtermediumkörpers.
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Die Begriffe „Achsrichtung“, „Längsrichtung“ bzw. „axial“ und „Radialrichtung“ bzw. „radial“ beziehen sich auf die Längsachse des Filtermediumkörpers, die zugleich die Längsmittelachse des innenliegenden Strömungsraums bildet. Auch die Längsachse des Stützgerüsts fällt vorteilhafterweise mit dieser Längsachse bzw. Längsmittelachse zusammen.
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Die Filterfalten des Filtermediumkörpers weisen vorteilhafterweise radial außenliegende und radial innenliegende Faltenstirnkanten auf, wobei jede Falte eine Längserstreckung parallel zur Längsachse des Filtermediumkörpers besitzt. Die Falten schließen sich unmittelbar aneinander an und verlaufen vorteilhafterweise in Umfangsrichtung des Filtermediumkörpers vollständig ringsum.
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Als Rundfilterelement mit einem entsprechend geformten Filtermediumkörper kommen insbesondere zylindrische bzw. hohlzylindrische Bauteile in Betracht. Es ist auch möglich, von der Zylinderform abweichende Rundfilterelemente mit entsprechenden Filtermediumkörpern vorzusehen, die insbesondere eine längliche oder ovale Querschnittsform besitzen, bezogen auf eine Schnittebene, die orthogonal zur Längsachse des Filtermediumkörpers verläuft.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rundfilterelement sind an dem Stützgerüst Stabilisierungsvorsprünge angeordnet, die die Seitenfläche des Stützgerüsts radial überragen und in jeweils eine Falte des Filtermediumkörpers hineinragen. Vorteilhafterweise sind über den Umfang verteilt mehrere derartige Stabilisierungsvorsprünge an dem Stützgerüst angeordnet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass auch in Achsrichtung mehrere Stabilisierungsvorsprünge vorhanden sind. Somit können axial hintereinanderliegend, vorzugsweise mit axialem Abstand zueinander, und auch in Umfangsrichtung Stabilisierungsvorsprünge an dem Stützgerüst angeordnet sein, die jeweils die Seitenfläche des Stützgerüsts auf der dem Filtermediumkörper zugewandten Seite radial überragen. Hierbei ragen die Stabilisierungsvorsprünge bezogen auf eine einhüllende Mantelfläche, welche die Seitenfläche des Stützgerüsts bildet, radial hinaus.
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Aufgrund dieses radialen Hinausragens greifen die Stabilisierungsvorsprünge in Zwischenräume zwischen benachbarten Falten des Filtermediumkörpers ein. Die Stabilisierungsvorsprünge bewirken eine Stabilisierung der Falten des Filtermediumkörpers in Umfangsrichtung. Der Filtermediumkörper verbleibt auch während eines Filtrationsvorgangs in seiner Relativlage innerhalb des Rundfilterelements sowie innerhalb der Filtereinrichtung, die das Rundfilterelement aufnimmt. Relativbewegungen des Filtermediumkörpers in Umfangsrichtung werden durch die Stabilisierungsvorsprünge am Stützgerüst vollständig oder zumindest weitgehend vermieden. Das Stützgerüst hat somit sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung eine den Filtermediumkörper abstützende und stabilisierende Funktion.
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Die Filterfalten des Filtermediumkörpers können aus einem nachgiebigen Material gefertigt sein, beispielsweise aus einem Vlies- oder Papiermaterial, das durch die Stabilisierungsvorsprünge in Umfangsrichtung fixiert wird.
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Die Stabilisierungsvorsprünge sind insbesondere fest mit dem Stützgerüst verbunden. Zweckmäßigerweise sind die Stabilisierungsvorsprünge einteilig mit dem Stützgerüst ausgebildet. Es ist auch möglich, die Stabilisierungsvorsprünge als separate Bauelemente auszubilden, die unabhängig vom Stützgerüst gefertigt sind, jedoch mit dem Stützgerüst fest verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt sind.
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Die Stabilisierungsvorsprünge befinden sich vorteilhafterweise unmittelbar auf einer Strebe des Stützgerüsts. Es kann zweckmäßig sein, dass das Stützgerüst aus einer Vielzahl von sich in Achsrichtung sowie in Umfangsrichtung erstreckenden Streben zusammengesetzt ist, wobei die Stabilisierungsvorsprünge an den Streben, insbesondere den sich in Achsrichtung erstreckenden Streben angeordnet sind. Die Stabilisierungsvorsprünge können hierbei eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen als die Breite der Streben, so dass die Stabilisierungsvorsprünge die freie Strömungsfläche durch das Stützgerüst nicht beeinträchtigen.
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Die Stabilisierungsvorsprünge können in Form von Nocken ausgebildet sein. Die Stabilisierungsvorsprünge liegen beispielhaft in einem Größenbereich mit einer axialen Erstreckung von 4 mm, einer radialen Erstreckung in der Größenordnung von 4 mm bis 5 mm und einer Breite in Umfangsrichtung von 1,5 mm. Es kann ausreichend sein, dass die Stabilisierungsvorsprünge eine radiale Erstreckung aufweisen, die kleiner ist als die radiale Faltentiefe der Filterfalten. In dieser Ausführung ragen die Stabilisierungsvorsprünge nicht bis zum Faltengrund einer Filterfalte, wobei dennoch eine ausreichende Stabilisierung des Filtermediumkörpers erreicht wird. In alternativer Ausführung kann es zweckmäßig sein, die radiale Erstreckung der Stabilisierungsvorsprünge an die radiale Faltentiefe anzugleichen, so dass die Stabilisierungsvorsprünge bis zum Faltengrund jeder Filterfalte reichen.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Stabilisierungsvorsprünge eine sich radial verjüngende Querschnittsform aufweisen, um den Eingriff in die Zwischenräume zwischen den Filterfalten zu erleichtern und zu verbessern.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch ein Rundfilterelement quer zur Längsachse, mit einem als Faltenfilter ausgebildeten Filtermediumkörper und einem an der Innenseite des Filtermediumkörpers liegenden Stützgerüst,
- 2 eine Seitenansicht des Rundfilterelements.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt ein Rundfilterelement 1, das beispielsweise zur Filtration von Kraftstoff verwendet werden kann. Das Rundfilterelement 1 wird zur Filtration in ein aufnehmendes Filtergehäuse eingesetzt, wobei Filtergehäuse und Rundfilterelement eine Filtereinrichtung bilden.
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Das Rundfilterelement 1 weist einen Filtermediumkörper 2 auf, der als Faltenfilter ausgebildet ist und eine Vielzahl von Filterfalten 3 aufweist. Aufgrund der Ausführung als Rundfilterelement mit hohlzylindrischer Struktur erstrecken sich die Filterfalten 3 des Filtermediumkörpers 2 kreisförmig in Umfangsrichtung. Die Durchströmung erfolgt, bezogen auf eine Längsachse 4, radial von außen nach innen, so dass der innenliegende, von dem Filtermediumkörper 2 umschlossene Strömungsraum 5 den Reinraum zur Aufnahme des gereinigten Fluids bildet, das anschließend axial aus dem Strömungsraum 5 abgeleitet wird.
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Die Faltenstirnkanten der Filterfalten 3 liegen radial außen und radial innen. Die Längserstreckung der Filterfalten 3 verläuft parallel zur Längsachse 4.
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An der innenliegenden Reinseite des Filtermediumkörpers 2 befindet sich ein hohlzylindrisches Stützgerüst 6, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist und aus Längsstreben 7 sowie Umfangsstreben 8 (2) zusammensetzt ist. Zwischen den Streben 7, 8 befinden sich verhältnismäßig große Lücken, durch die das zu reinigende Fluid hindurchströmen kann. Aufgrund der hohlzylindrischen Struktur des Stützgerüsts 6 weist dieses eine zylindrische, radial außenliegende Mantelfläche auf.
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An den in Achsrichtung verlaufenden Längsstreben 7 befinden sich radial außenliegend mehrere noppenförmige Stabilisierungsvorsprünge 9, die vorzugsweise einteilig mit dem Stützgerüst 6 ausgebildet sind, gegebenenfalls aber auch als separate Bauteile ausgeführt sein können, die jedoch fest mit dem Stützgerüst 6 verbunden sind. Die Stabilisierungsvorsprünge 9 ragen, bezogen auf die äußere, einhüllende Mantelfläche des Stützgerüsts, radial nach außen. Jeder Stabilisierungsvorsprung 9 ragt in eine Zwischenraum zwischen zwei Filterfalten 3 des Filtermediumkörpers 2 hinein und sorgt auf diese Weise für eine Stabilisierung des Filtermediumkörpers 2 in Umfangsrichtung. Das Material des Filtermediumkörpers ist nachgiebig ausgeführt, was gemeinsam mit der Struktur mit den Filterfalten 3 das Eindringen der Stabilisierungsvorsprünge 9 in die zwischen den Filterfalten 3 liegenden Zwischenräume erleichtert.
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Die Stabilisierungsvorsprünge 9 befinden sich an den Längsstreben 7 und liegen in regelmäßigen axialen Abständen an jeder Längsstrebe 7. Zwischen axial unmittelbar aufeinanderfolgenden Stabilisierungsvorsprüngen 9 befindet sich ein verhältnismäßig großer Zwischenraum, der beispielsweise mindestens das Dreifache, Vierfache oder Fünffache der axialen Erstreckung der Stabilisierungsvorsprünge 9 beträgt. Die Stabilisierungsvorsprünge 9 verjüngen sich zu ihrer radial außenliegenden Stirnseite hin, was das Einragen in die Zwischenräume zwischen den Filterfalten 3 erleichtert. Die Stabilisierungsvorsprünge 9 besitzen beispielhaft eine axiale Länge von etwa 4 mm, eine radiale Höhe von etwa 4 mm bis 5 mm und eine Breite in Umfangsrichtung von etwa 1,5 mm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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