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Die Erfindung betrifft Filterelemente
für Rückspülfilter
zum Filtern von Fluiden, mit einem langgestreckten Stützkörper, mit
einem mittels des Stützkörpers abgestützten und
einen Filterelementinnenraum umschließenden, im Filtrierbetrieb
eine durchströmte,
Schmutzpartikel aus dem Fluid ausfilternde Filterwand bildenden
Filtermittel, und mit zwei Filterelementöffnungen an den Enden, über die
die Filterwand im Rückspülbetrieb
mit beiden Filterelementöffnungen
zugeordneten Rückspülgliedern
entgegengesetzt zur Filtrierrichtung rückspülbar ist, wobei das Filterelement über seine
Länge einen
Strömungskanal
mit freiem Strömungskanalquerschnitt im
Filterelementinnenraum aufweist. Die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Filterelemente bilden
Rückspülfilter
mit beiden Filterelementöffnungen
zugeordneten, rotierenden Rückspülgliedern,
die ein zeitversetztes Rückspülen der
Filterwand des Filterelementes jeweils auf einer Teillänge des
Filterelementes ermöglichen.
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Rückspülfilter
der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus der
DE 100 24 402 C2 oder
DE 100 24 401 A1 der
Anmelderin bekannt. Bei diesen Rückspülfiltern
sind hohlzylindrische Filterkerzen zwischen zwei voneinander beabstandeten
und von einer drehbaren Hohlwelle durchgriffenen Lochplatten angeordnet.
Die drehangetriebene Hohlwelle kann über ein schaltbares Ablaßventil
mit Umgebungsdruck beaufschlagt werden und mit ihr sind drehfest
zwei Spülglieder
verbunden, wobei eines der Spülglieder
der oberen Lochplatte und das zweite Spülglied der unteren Lochplatte
zugeordnet ist. Parallel zu den Spülgliedern werden jeweils Verschlußglieder
mitbewegt, mit denen die dem Spülglied
gegenüberliegende
Filterelementöffnung
während
des Rückspülbetriebs
verschlossen werden kann. Durch das zeitversetzte, gegensinnige
und nur partielle Rückspülen der
Filterwand der hohlzylindrischen Filterelemente konnte im Vergleich
zu einseitig rückgespülten Filterkerzen
bereits eine deutliche Verbesserung der Intensität der Spülwirkung erzielt werden. Ursache
hierfür
ist insbesondere die höhere
Strömungsgeschwindigkeit
der zur Filterelementöffnung strömenden Fluidmenge.
Die verbesserte Spülwirkung
stellt sich unabhängig
davon ein, ob mit den Spülgliedern
und Verschlußgliedern
zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine Filterkerze rückgespült wird
(
DE 100 24 402 C2 ),
oder ob mehrere Filterkerzen gleichzeitig rückgespült werden, indem oberhalb bzw.
anstelle der Lochplatten Hauben angeordnet sind und die Spül- und Verschlußglieder
am Innenumfang der Hauben entlanggleiten (
DE 100 24 401 A1 ).
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Aus der
EP 1 225 963 A1 ist bekannt,
bei Rückspülfiltern
mit beiden Enden zugeordneten Rückspülgliedern
statt eines Verschlußgliedes
am gegenüberliegenden
Filterelementende in der Mitte des hohlzylindrischen Filterelementes
einen Sperrkörper
anzuordnen, mit welchem das Filterelement in zwei separat voneinander
rückspülbare Filterelementhälften unterteilt
wird. Die Rückspülung der
einen Filterelementhälfte
hat dann keinen Einfluß auf die
Rückspülung der
anderen Filterelementhälfte.
Bei einer Ausführungsform
ist der Sperrkörper
als Drossel ausgeführt
und mit einer kleinen Durchflußöffnung versehen,
durch welche im Rückspülbetrieb eine
Beschleunigung der Strömung
im Bereich des Bodens des Sperrelementes, mithin nahe der Filterelementmitte
erzielt werden soll. Die Durchflußöffnung in dem Sperrelement
kann alternativ schräg
oder gekrümmt
ausge führt
werden, um dem mit der Durchflußöffnung bewirkten
Strömungsimpuls
einen Drall in der Strömung
zu überlagern.
Nachteilig bei den aus der
EP
1 225 963 A1 bekannten Filterelementen ist der jeweils
am Boden der beiden Filterelementhälften bzw. an den Stirnflächen des
Sperrelementes entstehende Totraum, der sich bei von innen nach außen im Filtrierbetrieb
durchströmter
Filterwand schon nach kurzer Betriebsdauer durch Ablagerung eines
Filterkuchens zusetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Filterelement zu schaffen, welches im Rückspülbetrieb eine verbesserte Abreinigung
der Filterwand und im Filtrierbetrieb eine längere, wartungsfreie Betriebsdauer des
Rückspülfilters
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit der in Anspruch
1 angegebenen Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben. Das erfindungsgemäße Filterelement
ist durch einen über
die Länge
des Strömungskanals
sich ändernden,
vorzugsweise von den beiden Filterelementöffnungen zur Filterelementmitte
zwischen beiden Filterelementöffnungen
jeweils abnehmenden freien Strömungskanalquerschnitt
gekennzeichnet. Durch die Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts über die
Länge des
Filterelementes wird erreicht, daß der unvermeidbare, strömungsbedingte
Druckverlust von der Filterelementöffnung zur Filterelementmitte hin
teilweise ausgeglichen wird bzw. geringer ausfällt als bei Filterelementen
mit hohlzylindrischen Filterwänden
und gleichbleibendem Strömungskanalquerschnitt.
Ursache für
den Druckverlust und die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit ist insbesondere der
Anteil der Fluidmenge, der im Rückspülbetrieb durch
die Filterwand strömt.
Durch den erfindungsgemäß abnehmenden
freien Strömungskanalquerschnitt
wird dieser Anteil näherungsweise
ausgeglichen und im Rückspülbetrieb
steigt die Strömungsgeschwindigkeit
im Bereich der Filterelementmitte gegenüber hohlzylin drischen Filterkerzen
deutlich an, woraus eine wesentlich intensivere und bessere Abreinigung
der Filterwand erzielt wird.
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Eine optimale Abnahme des freien
Strömungskanalquerschnitts
gleicht den Anteil an Fluidmenge vollständig aus, der im Rückspülbetrieb
durch die Filterwand hindurchtritt und hierdurch ein Absinken der
axialen Strömungsgeschwindigkeit
nahe der Filterelementmitte bewirkt. Allerdings variiert dieser Anteil
u.a. mit der Filterwirkung oder Maschengröße des Filtermittels und den
Strömungseigenschaften des
Fluids. Eine optimaler Ausgleich wird daher nur in Ausnahmefällen möglich sein.
Die in den Unteransprüchen
angegebenen bevorzugten Ausführungsformen
für die Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts
sind mit fertigungstechnisch vertretbarem Aufwand und bei geringen
Kosten herstellbar und bei unterschiedlichen Ausgangsbedingungen einsetzbar.
Die Erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit
kann sich auch im Filtrierbetrieb auswirken.
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In bevorzugter Ausgestaltung nimmt
der freie Strömungskanalquerschnitt
stetig und/oder kontinuierlich und/oder zumindest auf einer Teillänge des
Filterelementes kontinuierlich ab. Ferner kann der freie Strömungskanalquerschnitt über eine
Teillänge
des Filterelementes, insbesondere im Bereich der Filterelementöffnungen
und/oder im Bereich der Filterelementmitte konstant sein.
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Für
die Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts
kommen zwei unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht. Bei
der ersten Ausführungsform
hat das Filterelement eine von einer zylindrischen Filterkerze abweichende
Form und verjüngt sich
ausgehend von den Strömungsöffnungen
jeweils zur Filterelementmitte hin. Hierbei kann sich das Filterelement
stetig und/oder kontinuierlich und/oder zumindest auf einer Teillänge kontinuierlich verjüngen. Eine
besonders einfache Ausgestal tung sieht vor, daß sich das Filterelement von
beiden Filterelementöffnungen
aus konisch zur Filterelementmitte hin verjüngt. Das Filterelement kann
sich von den Filterelementöffnungen
zur Filterelementmitte hin jeweils in Form eines hohlen, geraden
Kreiskegels verjüngen
und/oder die Filterwand des Filterelementes bildet die Form eines
hohlen, doppelten geraden Kreiskegelstumpfes, wobei dann die Stumpfenden
mit den Enden des Filterelementes zusammenfallen. Alternativ kann
die Filterwand die Form eines Rotationshyperboliden oder die Form
eines insbesondere parabolisch taillierten Rotationskörpers bilden.
Weiter alternativ kann das Filterelement bzw. die Filterwand auf
einer Teillänge
im Bereich der Filterelementöffnungen
und/oder im Bereich der Filterelementmitte zylindrisch ausgebildet
sein und zwischen diesen Bereichen einen vorzugsweise S-förmigen, insbesondere
einen sinusförmigen Übergangsabschnitt
aufweisen. Bei sämtlichen
vorgenannten Ausführungsformen
wird insbesondere bevorzugt, wenn die Filterwand des Filterelementes
rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse
ausgebildet ist. Die Filterelemente mit den vorgenannten geometrischen
Formen sorgen durch die Taillierung oder Verjüngung zur Filterelementmitte
hin für
eine Verminderung des freien Strömungskanalquerschnitts
und damit für
eine Erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit
im Filterelementinnenraum sowohl bei einer Filtrierrichtung von
innen nach außen
als auch von außen
nach innen. Durch eine höhere
Abnahme des Strömungskanalquerschnitts
im Bereich der Filterelementmitte relativ zu den Bereichen nahe
der Filterelementöffnungen
kann die Strömungsgeschwindigkeit
im Bereich der Filterelementmitte weiter gesteigert werden. Sämtliche
vorgenannten Ausführungsformen
können mit
verhältnismäßig einfachem
Aufwand hergestellt werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu den
vorgenannten Ausführungsformen
kann im Filterelementinnenraum wenigstens ein den freien Strömungskanalquerschnitt
verändernder
Strömungsleitkörper an geordnet
oder ausgebildet sein. Die Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts
kann mithin durch eine Kombination eines Strömungsleitkörpers im Filterelementinnenraum
zusammen mit der Änderung des
Durchmessers der Filterwand erzielt werden. Besonders günstig ist
hierbei, wenn der Strömungsleitkörper einen
Querschnitt aufweist, der ausgehend von der Mitte des Körpers zu
den Enden des Körpers abnimmt.
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Bei der zweiten, alternativen Ausführungsform
bildet die Filterwand des Filterelementes einen hohlen Kreiszylinder,
mithin eine hohlzylindrische Filterkerze, und der Querschnitt des
Strömungsleitkörpers nimmt
jeweils von den Enden des Körpers
zur Filterelementmitte insbesondere stetig und/oder kontinuierlich
zu. Entsprechende Strömungsleitkörper können auch
nachträglich
in bestehende Filterelementen oder Filterkerzen integriert werden,
um bei diesen die Rückspülung über die
Länge des
Filterelementes zu verbessern. Die Formgebung des Strömungsleitkörpers bestimmt
die Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts
und die erzielbare Minimierung des Druckverlusts zur Filterelementmitte hin.
Der Strömungsleitkörper kann
als doppelter, gerader Kreiszylinder oder Kreiskegelstumpf mit von der
Kreiskegelmitte über
die Kegellänge
abnehmendem Querschnitt ausgebildet sein. Alternativ kann sich der
Strömungsleitkörper mit
parabolisch gekrümmter
Oberfläche
zu seinen Enden hin verjüngen und/oder
die Form eines Rotationsellipsoiden aufweisen. Eine den Druckverlust über die
halbe Filterelementlänge
besonders vorteilhaft ausgleichende Ausführungsform wird mit einem Strömungsleitkörper erzielt,
der an seinen Enden spitz zuläuft
und/oder im Bereich seiner Enden als Kreiskegel und im Bereich seiner
Mitte als Rotationsellipsoid ausgebildet ist. Bei sämtlichen
Ausführungsformen
ist vorteilhaft, wenn der Strömungsleitkörper rotationssymmetrisch
ausgebildet ist und auf der Filterelementmittelachse angeordnet
ist.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß der
minimale Strömungskanalquerschnitt
ein gewisses Maß nicht
unterschreitet. Der Strömungskanalquerschnitt
kann insbesondere derart variiert werden, daß er an der Filterelementmitte
relativ zum Strömungskanalquerschnitt
an den Filterelementöffnungen
im Verhältnis 1:100
bis 1:9 abgenommen hat. Bei Filterelementen mit sich verjüngender
Filterwand entspricht dies einer Abnahme des Innendurchmessers im
Verhältnis
1:10 bis 1:3. Bei Filterelementen mit Strömungsleitkörpern hat der freie Strömungskanalquerschnitt
zwischen der Außenseite
des Strömungsleitkörpers und
der Innenseite der Filterwand bzw. des Stützkörpers eine Ringform und nimmt
entsprechend in dem vorgenannten Verhältnis ab.
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Zur weiteren Verbesserung der Intensität und Effizienz
im Rückspülbetrieb
können
im Filterelementinnenraum drall- oder turbulenzerzeugende Mittel
angeordnet oder ausgebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung handelt
es sich hierbei um stationäre drall-
oder turbulenzerzeugende Mittel wie feste Einbauten, die am Strömungsleitkörper oder
an der Innenwand des Stützkörpers oder
unmittelbar an der Filterwand angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform
kann der Strömungsleitkörper als
sich über
die Länge
des Filterelementes erstreckende Schraubwendel zur Einleitung eines
Dralls in das Fluid ausgebildet sein oder mit entsprechenden Wendelgängen versehen
sein. Alternativ kann der Stützkörper ein stationäres drall- oder turbulenzerzeugendes
Mittel bilden und vorzugsweise als Schraubwendel ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper selbst als sich zur Filterelementmitte
hin verjüngende
Schraubwendel ausgebildet ist, wobei die Filterwand des Filterelementes
außen
an der Schraubwendel anliegt oder sich abstützt. Vorzugsweise kann dann
die Steigung der Schraubwendel oder der Wendelgänge zur Filterelementmitte
hin zunehmen. Alternativ kann das drall- oder turbulenzerzeugende Mittel
auch aus schrägen
Wandungsabschnitten od.dgl. am Strömungsleitkörper bestehen.
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Bei allen Ausführungsformen kann der Stützkörper, der
Strömungsleitkörper und/oder
das stationäre
drall- und/oder turbulenzerzeugende Mittel aus einem Kunststoffspritzgußteil bestehen.
Das Filtermittel kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Das
Filtermittel kann hierbei außen
am Stützkörper anliegen,
innen am Stützkörper anliegen
oder sowohl außen
als auch innen am Stützkörper anliegen.
Insbesondere bei den Ausgestaltungen mit Filterelementen, die eine
von der hohlzylindrischen Filterkerze abweichende Form aufweisen
oder die mit einer Schraubwendel od.dgl. im Filterelementinnenraum versehen
sind, ist vorteilhaft, wenn der Stützkörper als Kunststoffteil am
Filtermittel angespritzt oder angegossen ist.
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Sämtliche
vorgenannten Filterelemente eignen sich besonders vorteilhaft zur
Verwendung in einem Rückspülfilter
mit beiden Filterelementöffnungen
zugeordneten Rückspülgliedern,
die vorzugsweise zu unterschiedlichen Zeitpunkten an die Filterelementöffnungen
des Filterelementes für
ein zeitversetztes, partielles Rückspülen angeschlossen
sind und/oder mit einem Verschlußorgan für die andere Filterelementöffnung versehen
sind, wie dies im einzelnen in den Druckschriften
DE 100 24 401 A1 ,
DE 100 24 402 C2 oder
auch in der
EP 1 225
963 A1 beschrieben ist, auf die diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen wird
und deren Inhalt durch Nennung in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden
Anmeldung eingebunden wird.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf
die Zeichnung, in der beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele
für erfindungsgemäße Filterelemente
dargestellt sind, weiter erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel;
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4 im
Längsschnitt
ein Filterelement gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
mit Strömungsleitkörper;
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5 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel;
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6 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel;
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7 im
Längsschnitt
ein Filterelement mit Strömungsleitkörper und
drallerzeugender Schraubwendel gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
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8 eine
Schnittansicht entlang VIII-VIII in 7;
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9 einen
Längsschnitt
durch ein Filterelement gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel;
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10 eine
Schnittansicht entlang Linie X-X in 9;
und
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11 das
Filterelement aus 9 teilweise aufgebrochen
und in perspektivischer Ansicht.
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Das in 1 insgesamt
mit 10 bezeichnete Filterelement erstreckt sich über die Länge L zwischen der hier oberen
Filterelementöffnung 1 und
der hier unteren Filterelementöffnung 2.
Die beiden Filterelementöffnungen 1, 2 bilden
zentrale, kreisrunde Durchbrüche
in Kopfringen 3, 4, die jeweils an den Enden des
Filterelementes 10 ausgebildet sind und mit denen das Filterelement 10 beispielsweise
zwischen zwei Lochplatten eines in der Zeichnung nicht dargestellten
Rückspülfilters
befestigt werden kann. Die Kopfringe 3, 4 können zugleich
die Anschlußmuffen
für das
Filterelement 10 bilden und mit Aufnahmen für Dichtungselemente
od.dgl. versehen sein. Zwischen beiden Kopfringen 3, 4 ist
ein Stützkörper 5 ausgebildet,
an welchem sich ein aus einem geeigneten, ein- oder mehrlagigen
Filtergewebe gebildetes Filtermittel 6 abstützt. Der
Stützkörper 5 kann
beispielsweise aus einzelnen Stützstreben
oder einem Stützgerippe
od.dgl. bestehen, die zwischen den Kopfringen 3, 4 angeordnet
sind oder zusammen mit diesen als Spritzgußteil in einer geeigneten Spritzgußform ausgebildet
werden. Das Filtermittel 6 bildet die Filterwand, die im
Filtrierbetrieb vom Fluid z.B. von innen nach außen durchströmt wird
und ausgefilterte Schmutzpartikel an der Innenwand zurückhält. Das
Filterelement 10 ist rotationssymmetrisch zur zentralen
Filterelementlängsachse
A ausgebildet und die Filterwand verjüngt sich konisch von den Filterelementöffnungen 1, 2 aus
zur Filterelementmitte M auf halber Länge L/2 des Filterelementes 10.
Die Filterwand 6 des Filterelementes 10 hat die
Form eines doppelten, hohlen Kreiskegelstumpfes, wobei der eine
Kreiskegelstumpf die obere Hälfte 9A des
Filterelementinnenraums 7 umschließt bzw. bildet und der untere
Kreiskegelstumpf die untere Hälfte 9B des
Filterelementinnenraums 7 umschließt bzw. bildet. Wie 1 gut erkennen läßt, besteht
zwischen den beiden Filterelementöffnungen 1, 2 ein
durchgehender freier Strömungskanalquerschnitt,
der sich sowohl in der oberen Hälfte 9A als
auch in der unteren Hälfte 9B jeweils
von den Fil terelementöffnungen 1 bzw.
2 zur Filterelementmitte M hin kontinuierlich konisch verjüngt. Die
kontinuierliche, stetige Neigung der Filterwand 6 am Umfang
um den Winkel α relativ
zur Filterlängsachse
A sorgt für
eine quadratische Abnahme des freien Strömungskanalquerschnitt, nachfolgend
mit Q bezeichnet, von seinem Ausgangswert an den Filterelementöffnungen 1, 2 mit
Q1
,2 = Π·D2 auf den Strömungskanalquerschnitt QM = Π·d2 in der Filterelementmitte M. Je nach verwendetem
Filtermittel 6, den Strömungseigenschaften
des zu filternden Fluids, der Länge
L des Filterelementes und dem Druckunterschied im Filtrierbetrieb
kann das Durchmesserverhältnis
D/d zwischen 10:1 und 3:1 liegen, so daß der freie Strömungskanalquerschnitt
im Bereich der Filterelementmitte M minimal 1:100 des freien Strömungskanalquerschnitts
im Bereich der Filterelementöffnungen 1, 2 beträgt. Der
Neigungswinkel a zwischen der Filterwand 6 und der Filterelementlängsachse
A kann insbesondere zwischen etwa 2° und 15° liegen. Im Bereich der Filterelementmitte
M weist das Filterelement 10 mithin einen ausreichenden,
freien Strömungskanalquerschnitt
mit stetigem, kantenlosen Übergang
auf, durch den im Filtrier- und Rückspülbetrieb eine Fluidteilmenge
jeweils aus der einen Hälfte 9A, 9B in
die andere Hälfte 9B, 9A überströmen und
die Filterwände
unmittelbar im Bereich der Filterelementmitte M abreinigen kann.
Die doppelte Konizität
des Filterelementes 10 wirkt sich im Betrieb entscheidend
auf die Intensität
und Effektivität
der Abreinigung der Filterwand im Rückspülbetrieb aus. Im Rückspülbetrieb
decken zeitversetzt die über
Ablaßleitung
und Ablaßventil
mit einem Reinigungsimpuls (z.B. Unterdruck) beaufschlagbaren Spülglieder
(nicht gezeigt) zuerst die obere Filterelementöffnung 1 zur Reinigung
der oberen Hälfte 9A des
Filterelements 10 ab, wodurch im Filterelementinnenraum 7 ein
Rückspülstrom zur
Filterelementöffnung 1 bewirkt
wird, der sich aus einem axialen Strömungsanteil des Fluids und
einem durch die Filterwand hindurchtretenden radialen Strömungsanteil aus
Filtrat zusammen setzt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Änderung
des freien Strömungskanalquerschnitts
mit zunehmendem Abstand von den Filterelementöffnungen 1 hat der
Rückspülstrom ein über die
Länge L/2
annähernd
gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil
im Filterelementinnenraum 7, da der Druckverlust zwischen
den Filterelementöffnungen 1 bzw. 2 und
der Filterelementmitte M wesentlich geringer ausfällt als
dies bei hohlzylindrischen Filterkerzen der Fall ist. Mit der höheren axialen
Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids im Filterelementinnenraum 7 parallel zur Filterelementlängsachse
A steigt auch die Strömungsgeschwindigkeit
des Filtrats durch die Filterwand 6 hindurch, so daß eine höhere Lösekraft für die an
der Filterwand 6 anhaftenden Schmutzpartikel erreicht wird.
Dieser erhöhte
Reinigungseffekt tritt unabhängig
von der Filtrierrichtung ein, d.h. sowohl bei einer Durchströmung der
Filterwand 6 im Filtrierbetrieb vom Filterelementinnenraum 7 nach
außen
als auch bei einer Durchströmung
der Filterwand 6 von außen nach innen. Im Rückspülbetrieb
stellt sich erst hinter der Filterelementmitte M eine überproportionale
Abnahme der axialen und mithin auch radialen Strömungsgeschwindigkeit des Fluids
ein, so daß der
Rückspülprozeß im wesentlichen
auf die momentan rückgespülte Hälfte 9A oder 9B des
Filterelementes 10 begrenzt ist.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Filterelementes 60. Auch hier weicht die Außenform
des Filterelementes 60 von einer hohlzylindrischen Filterkerze
ab und die Filterwand 56 verjüngt sich zwischen den Filterelementöffnungen 51 und 52 im
Querschnitt im wesentlichen parabelförmig. Die Abnahme des freien
Strömungskanalquerschnitts
im Filterelementinnenraum 57 ist im Bereich der Filterelementöffnungen 51, 52,
wo ohnehin eine höhere
Strömungsgeschwindigkeit
parallel zur Filterelementlängsachse
A, mithin auch eine höhere
radiale Zuströmung
besteht und eine bessere Reinigung der Filterwand stattfindet, durch
die parabolische Formgebung der Filterwand 56 höher als
im Bereich der Filterelementmitte M.
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Beim Filterelement 110 nach 3 mit einer insgesamt etwa
sanduhrförmigen
Außenkontur
bildet die Filterwand 106 sowohl im Bereich beider Filterelementöffnungen 101, 102 auf
einer Teillänge
T1 als auch im Bereich der Filterelementmitte
M auf einer Teillänge
T2 einen Abschnitt mit konstantem Strömungskanalquerschnitt.
Jeweils zwischen den Teillängen
T1 und T2 ist ein Übergangsabschnitt
U ausgebildet, in welchem sich die Filterwand 106 sinusförmig bzw.
S-förmig
verjüngt
und der freie Strömungskanalquerschnitt
im Filterelementinnenraum 107 entsprechend abnimmt. Durch
den relativ langen, ausgeprägten
Bereich T2 mit minimalem Strömungskanalquerschnitt
und den relativ kurzen Übergangsabschnitt
ist die Reinigungswirkung in der Filterelementmitte M besonders
hoch.
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4 zeigt
ein Filterelement 160, bei welchem der Stützkörper 155 und
die von dem Filtermittel gebildete Filterwand 156 eine
hohlzylindrische Filterkerze bilden, die in bekannter Weise z.B.
mit geraden Stützstreben
zwischen den beiden Kopfringen 153, 154 und einem über diese
gezogenen Gewebeschlauch gebildet werden kann. Das Filterelement 160 hat
die Länge
L zwischen den beiden Filteröffnungen 151, 152 und
die Filterwand 156 umschließt zylinderförmig den
Filterelementinnenraum 157. In diesem ist ein Strömungsleitkörper 170 ausgebildet, mit
welchem der freie Strömungskanalquerschnitt von
den Filterelementöffnungen 151, 152 zur
Filterelementmitte M hin kontinuierlich verjüngt wird. Der Strömungsleitkörper 170 wird
von einem rotationssymmetrischen Körper gebildet und ist auf der
Filterelementlängsachse
A angeordnet. Er kann z.B. über nicht
gezeigte Querstege mit dem Stützkörper 155 verbunden
sein. Der Strömungsleitkörper 170 nach 4 hat die Form eines spitz
zulaufenden, doppelten Kreiskegels, der sich von der Kreiskegelmitte
K zu den spitzen, Enden 171 hin konisch verjüngt. Hierdurch
nimmt der freie, ringförmige
Strömungskanalquerschnitt
im Filterelementinnenraum 157 entsprechend von den Filterelementöffnungen 151, 152 zur Filterelementmitte
M hin von dem Ausgangsquerschnitt Qmax = Π·D2 zum minimalen Strömungskanalquerschnitt Qmin = Π × (D2 – K2) ab. Insgesamt nimmt der freie Strömungskanalquerschnitt
im Verhältnis von
Qmax:Qm
in zwischen
9:1 und 100:1 ab.
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Beim Filterelement 210 nach 5 bilden der Stützkörper 205 und
das Filtermittel 206 eine hohlzylindrische Filterkerze
und im Filterelementinnenraum 207 ist ein Strömungsleitkörper 220 angeordnet,
dessen Enden 221 rund sind und der insgesamt die Form eines
Rotationsellipsoiden hat. Der freie Strömungskanalquerschnitt nimmt
entsprechend von den Filterelementöffnungen 201, 202 zur Filterelementmitte
potentiell oder exponential ab.
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Beim Filterelement 260 nach 6 hat der im Filterelementinnenraum 267 der
hohlzylindrischen Filterkerze angeordnete Strömungsleitkörper 270 jeweils als
spitz zulaufende Kreiskegelabschnitte ausgeführte Enden 271, die über Übergangsabschnitte 272 in
einen im Bereich der Filterelementmitte M angeordneten, als Rotationsellipsoid
ausgebildeten Abschnitt 273 übergehen. Bei dieser Ausgestaltung nimmt
der freie Strömungskanalguerschnitt
mit zunehmendem Abstand von den Filterelementöffnungen 251, 252 überproportional
ab, um insbesondere in den weit entfernt von diesen liegenden Abschnitten der
Filterwand 256 eine bessere Abreinigung zu erzielen.
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Auch beim Filterelement 310 nach
den 7 und 8 ist in einer hohlzylindrischen
Filterkerze mit einem ein Filtermittel 306 abstützenden
Stützkörper 305 ein
Strömungsleitkörper 320 angeordnet,
der in seiner Grundform als umgekehrter, spitz zulau fender doppelter
Kreiskegel ausgebildet ist. An der Außenwand 325 des Strömungsleitkörpers 320 ist
eine Schraubwendel 326 ausgebildet, die zumindest nahe der
Filterelementmitte M den Strömungsleitkörper 320 im
Filterelementinnenraum 307 stabilisieren könnte und
die in das im Filterelementinnenraum 307 axial strömende Fluid
einen Drall einleitet, durch den die Ablösung der Schmutzpartikel im
Rückspülbetrieb
weiter verbessert werden kann. Der Drall bzw. die Turbulenz, die
mit der Schraubwendel 326 insbesondere im Rückspülbetrieb
in das Fluid im Filterelementinnenraum 307 eingeleitet
wird, wirkt sich vor allem in den an die Filterelementmitte M angrenzenden Bereichen
besonders stark aus, da in diesen Bereichen der freie Strömungskanalquerschnitt
durch den Strömungsleitkörpers 320 auf
eine Spaltströmung
reduziert ist und eine rein axiale Strömung parallel zur Längsachse
A des Filterelementes 320 durch die Schraubwendel 326 weitestgehend
unterbunden wird. In den an die Filterelementöffnungen 301, 302 angrenzenden
Bereichen der Filterwand 306 wirkt sich der in das Fluid
eingeleitete Drall nicht oder nur geringfügig aus. Aus 8 ist ersichtlich, daß das Filtermittel mehrlagig
ausgeführt
sein kann und eine äußere Filterwand 306,
die am Außenumfang
des Stützkörpers 305 anliegt,
sowie eine am Innenumfang des Stützkörpers 305 anliegende
zweite Filterwand 309 umfassen kann. Die Außenwandung 325 der
Wendel 326 kann zumindest in den an die Filterelementmitte
M angrenzenden Bereichen bis unmittelbar an die hier innere Filterwand 309 heranreichen.
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Bei dem in den 9 bis 11 gezeigten
Ausführungsbeispiel
eines Filterelementes 360 bilden der Stützkörper 355 und die Filterwand 356 eine
doppelt konische, sich von den Filterelementöffnungen 351, 352 zur
Filterelementmitte M hin kreiskegelförmig verjüngende, äußere Filterelementform. Im
Filterelementinnenraum 357 ist eine Schraubwendel 376 angeordnet,
deren Steigung jeweils von den Filterelementöffnungen 351, 352 zur Filterelementmitte M
hin zunimmt. Hierdurch wird das im Rückspülbetrieb zu den Filterelementöffnungen 351 bzw. 352 strömende Fluid
zusätzlich
im Bereich der Filterelementmitte M beschleunigt und in diesen Bereich
wird ein besonders hoher Drall in das Fluid eingeleitet, der die
Spülwirkung
an der Innenwand des Filtermittels 356 zusätzlich intensiviert.
Wie 10 zeigt, ist beim dargestellten
Filterelement 360 das Filtermittel 356 mittels
eines Stützkörpers 355 abgestützt. Alternativ könnte der
Stützkörper auch
entfallen und das Filtermittel würde
sich dann unmittelbar am Außenumfang der
Schraubwendel 376 abstützen.
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In den Ausführungsbeispielen ist nicht
dargestellt, daß sowohl
bei den hohlzylindrischen Filterelementen als auch bei den Filterelementen
mit sich verjüngender
Außenkontur
am Innenumfang des Stützkörpers Einbauten
zur Drall- oder Turbulenzerzeugung im Fluid angeordnet sein könnten. Anstelle von
Schraubwendeln könnten
auch Nuten in den Oberflächen
der Strömungsleitkörper ausgebildet sein.
Bei der Ausbildung der Filterelemente bzw. Stützkörper als Spritzgußteil kann
der Strömungsleitkörper als
Einheit mit dem Stützkörper hergestellt werden.
Für den
Fachmann ist aus der vorhergehenden Beschreibung desweiteren ersichtlich,
daß die Ausführungsbeispiele
für die
Filterelemente und Strömungsleitkörper nur
geometrisch einfache Grundformen beschreiben, mit welchen die Intensität der Rückspülung im
Bereich der Filterelementmitte auf verhältnismäßig einfache Weise erhöht werden kann.
In den Schutzbereich sollen daher auch andere Filterelement- und
Strömungsleitkörperformen
fallen, mit denen der freie Strömungskanalquerschnitt über die
Länge des
Filterelementes verändert
wird.