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Die
Erfindung betrifft einen Stützkörper für Filterelemente,
insbesondere für
Filterkerzen für Rückspülfilter,
mit zwei Endbuchsen und mehreren Stützstreben, die sich von einer
Endbuchse zur anderen Endbuchse erstrecken, mit einer Öffnung in
der Stirnseite wenigstens einer der Endbuchsen und mit Durchgangsöffnungen
zwischen den Stützstreben
für einen
Fluiddurchfluß.
Die Erfindung betrifft auch ein Filterelement für Filter, insbesondere für Rückspülfilter,
zum Filtern von Fluiden, mit einem derartigen, an wenigstens einem
Ende offenen, mittels mehrerer Stützstreben gebildeten und Durchgangsöffnungen für einen
Fluiddurchtritt aufweisenden Stützkörper und
mit einem den Stützkörper umgebenden
und an diesem abgestützten
Filtermaterial.
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Im
Stand der Technik sind zahlreiche Ausgestaltungen von Filterelementen
bekannt. In früherer Zeit
bestand das Filtermaterial aus einem Lochblech und es waren keine
größeren Anforderungen
an den Stützkörper zu
stellen, da das Lochblech eine hohe Eigenstabilität aufwies.
Um kleinere Filterfeinheiten zu erreichen, kommen vorwiegend feinmaschige
Filtergewebe als Filtermaterial zum Einsatz, die aus Metall oder
Kunststoff bestehen können
und mit der Maschenweite die Filterfeinheit bestimmen. Zwischen
der Innen- und Außenseite
eines Filterelementes können
allerdings erhebliche Druckunterschiede bestehen. Je flexibler daher
das Filtergewebe ist, desto schwieriger ist die Abstützung des
Filtergewebes bzw. Filtermittels mittels eines geeigneten Stützkörpers.
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Aus
der
DE 43 45 412 C2 ist
eine Filterkerze bekannt, deren Stützkörper mindestens drei zueinander
parallele Stützkanten
aufweist, die sich über
die gesamte Länge
der Filterkerze bzw. des Stützkör pers erstrecken.
Der Stützkörper kann
insbesondere ein etwa sternförmiges
Querschnittsprofil haben, dessen Sternspitzen die Stützkanten
bilden. Das Filtermaterial besteht aus einem über den Stützkörper gezogenen Gewebeschlauch.
Aufgrund der Geometrie des Stützkörpers ergibt
sich zwangsläufig
eine Filterkerze mit polygonem Umfang. Durch den polygonen Umfang
sinkt die zur Verfügung
stehende Filterfläche des
den Filterumfang bildenden Filtermaterials bzw. Filtergewebes.
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Die
DE 25 12 781 A1 beschreibt
eine Filterkerze mit einem im wesentlichen zylindrischen Stützkörper. Der
Stützkörper besteht
aus mehreren, im wesentlichen parallel zur Achse der Filterkerze
angeordneten metallischen Stützstäben, die
am Umfang spiralförmig
mit einem Stahldraht umwickelt sind. An den Kreuzungsstellen werden
die Längsstreben
und der spiralförmig
gewindete Stahldraht miteinander verschweißt, so daß dieser Grundkörper dann
einen Stützkörper für ein aufgespanntes
Filtergewebe bilden kann. Der Fertigungsaufwand für entsprechende Filterkerzen
ist hoch.
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Aus
der
DE 2 005 051 ist
es bekannt, den Stützkörper eines
Filters mittels einer Röhre
aus einem Kunststoff oder einem elastischen Material zu bilden,
der mit Löchern
für einen
Durchtritt der zu filternden Flüssigkeit
versehen ist. Die Röhre
weist Außenrippen
auf, um ein auf den Stützkörper aufgespanntes
Filtergewebe von den Löchern
zu beabstanden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Stützkörper für Filterelemente
bzw. Filterelemente mit entsprechenden Stützkörpern zu schaffen, die eine
gute und möglichst
zylindrische Abstützung
eines Filtermaterials bzw. Filtergewebes bei gleichzeitig gewährleistetem
guten Anströmverhalten
des Filtermaterials ermöglichen
bzw. aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird sowohl hinsichtlich des Stützkörpers als auch hinsichtlich
des Filterelementes dadurch gelöst,
daß wenigstens
zwei der Stützstreben
helixförmig
von einem Ende bzw. Endstück zum
anderen Ende bzw. Endstück
verlaufen, wobei eine der Stützstreben
eine rechtsgängige
Helix und wenigstens eine andere Stützstrebe eine linksgängige Helix
bildet und die Stützstreben
an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind. Durch die Ausgestaltung
des Stützkörpers mit
einer gegenläufigen
Doppelhelix oder Mehrfachhelix erhält der Stützkörper eine anisotrope zylindrische
Stützstruktur,
die eine gleichmäßige Abstützung des
Filtermaterials an der äußeren Mantelfläche des
Stützkörpers bewirkt. Die äußere Mantelfläche des
Stützkörpers ist
quasi exakt zylindrisch. Gleichzeitig werden – in Abhängigkeit von der Steigung der
Helix der Stützstreben – relativ
großflächige Durchgangsöffnungen
zwischen den Stützstreben
gebildet, die eine verhältnismäßig große Anströmfläche für das Filtermaterial
freilassen. Der am Außenumfang
zylindrische Stützkörper gewährleistet
eine gleichmäßige Abstützung des
Filtermaterials bzw. Filtergewebes.
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Ein
erfindungsgemäßer Stützkörper kann grundsätzlich auch
bei einem Filterelement eingesetzt werden, das nur an einem Ende
offen ist. Die bevorzugte Ausgestaltung umfaßt allerdings Stützkörper, die
an beiden Enden offen sind und mit an den jeweiligen Stirnseiten
offenen Endbuchsen versehen sind, von denen aus bzw. zwischen denen
sich die Stützstreben
erstrecken. Mit diesen Stützkörpern können dann
beidseitig offene Filterelemente gebildet werden.
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Grundsätzlich kann
es ausreichend sein, daß nur
zwei gegenläufig
angeordnete Stützstreben den
Stützkörper bilden.
Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung eines Stützkörpers bzw.
eines Filterelementes erstrecken sich mindestens, ggf. auch genau
vier Stützstreben
helixförmig
von dem einen Ende bzw. Endstück
zum anderen Endstück,
wobei dann zwei Stützstreben
eine rechtsgängige
Helix und zwei weitere Stützstreben
eine linksgängige
Helix bilden. Bei einem Stützkörper mit
Mehrfachhelix ist die Stützkonstruktion
besonders vorteilhaft ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist dabei,
wenn jeweils eine linksgängige
Stützstrebe
und einen rechtsgängige Stützstrebe
einen gemeinsamen Ursprung an einer der Endbuchsen des Stützkörpers aufweisen. Zweckmäßigerweise
weisen die helixförmigen
Stützstreben
nicht nur denselben Innendurchmesser sondern auch zueinander die
gleiche Steigung auf. Eine entsprechende Anordnung der Stützstreben
führt bei vier
Stützstreben
zu einem Stützkörper, der
am Umfang je weils alle 90° eine
Kreuzungsstelle aufweist, von der aus sich vier von den Stützstreben
gebildete Teilarme zu einer nächsten,
um 90° versetzt
liegenden Kreuzungsstelle erstrecken. Jede Kreuzungsstelle bildet
hierbei eine besonders vorteilhafte Abstützung für das Filtergewebe. Bei einer
höheren
Anzahl von Stützstreben
können
die Versatzwinkel zwischen zwei Kreuzungsstellen geringer sein.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn die Steigung jeder helixförmigen Stützstrebe wenigstens doppelt so
groß,
vorzugsweise wenigstens dreimal so groß ist wie der freie Innendurchmesser
des Stützkörpers, um
einerseits eine hohe Dichte von Stützstreben zu erreichen, gleichzeitig
jedoch großflächige Durchgangsöffnungen
zwischen den Stützstreben
zu schaffen. Es versteht sich, daß die Steigung der helixförmigen Stützstreben
insbesondere an die Eigenstabilität bzw. Flexibilität des Filtergewebes
angepaßt werden
muß.
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Die
Vorteile der Erfindung kommen insbesondere zum Tragen, wenn der
Stützkörper aus
einem Gußteil
besteht. Bei dem Gußteil
kann es sich auch um ein Metallgußteil, insbesondere Stahlgußteil handeln.
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung besteht der Stützkörper allerdings
aus Kunststoff, insbesondere aus einem Kunststoffgußteil, vorzugsweise
aus einem Kunststoffspritzgußteil. Entsprechende
Stützkörper haben
ein geringes Gewicht und sind kostengünstig herstellbar und der Kunststoff
kann mit hohem Spritzdruck in eine geeignete Form eingespritzt werden.
Es versteht sich, daß bei
einem Kunststoffgußteil
der Verbund der einzelnen Stützstreben
beim Urformen des Stützkörpers entsteht.
Durch die gewählte
Stützstruktur
wird zugleich eine ausreichende Eigensteifigkeit des Stützkörpers erreicht,
um auch ein im Betriebseinsatz mit großer Druckdifferenz belastetes
Filtergewebe sicher und gleichmäßig abstützen zu
können.
Das Material für
den Stützkörper kann
aus zahlreichen geeigneten Kunststoffmaterialien bestehen.
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Der
Stützkörper kann
insbesondere eine Konstruktion erhalten, bei der die Kreuzungsstellen jeweils
von zwei gegensinnig verlaufenden helixförmigen Stützstreben in einer Ebene liegen.
Bei vier Stützstreben
ergeben sich dann jeweils um 90° versetzt
Reihen von Kreu zungsstellen, die auf einer Flucht am Umfang des
Stützkörpers angeordnet sind.
Bei einer Ausgestaltung mit genau vier helixförmigen Stützstreben werden dann zwischen
den Kreuzungsstellen der Stützstreben
waben- oder pastillenförmige,
in Längsrichtung
des Stützkörpers gestreckte
Durchgangsöffnungen
für einen
Fluiddurchgang ausgebildet. Das Vorsehen von in Längsrichtung
des Stützkörpers gestreckten
Durchgängen
hat den weiteren Vorteil, daß diese
insbesondere bei im Betriebseinsatz von innen angeströmten Filterkerzen in
Strömungsrichtung
gestreckt sind, so daß sich
ein besonders günstiges
Strömungsverhalten
für die Strömung innerhalb
jeder Durchgangsöffnung
einstellt. Entsprechende in Längsrichtung
des Stützkörpers gestreckte
Durchgänge
können
daher zu einer Erhöhung
der Axialströmung
in der Filterkerze führen,
was sich auch beim Rückspülvorgang
entsprechender Filterkerzen vorteilhaft auswirken kann.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stützkörpers kann dieser zusätzlich zu
den helixförmigen
Stützstreben
mit Längsstreben
versehen sein, die parallel zur Achse des Stützkörpers bzw. Filterelementes
verlaufen und die an der Mantelfläche auf einer Flucht liegende Kreuzungsstellen
vorzugsweise miteinander verbinden. Es versteht sich, daß bei einem
Kunststoffgußteil
der Verbund der einzelnen Stützstreben
und Längsstreben
beim Urformen des Stützkörpers entsteht.
Das zusätzliche
Vorsehen von Längsstreben, die
die einzelnen Kreuzungsstellen miteinander verbinden, erhöht die Stabilität des Stützkörpers in Längsrichtung,
so daß beispielsweise
in einem Filtereinsatz, in dem mehrere entsprechende Filterelemente
aufgenommen sind, keine zusätzlichen
Maßnahmen
getroffen werden müssen,
um den Filtereinsatz in Längsrichtung
zu stabilisieren. Die Stabilität kann
hierbei ggf. ausschließlich
durch die zusätzlichen
Längsstreben
des Stützkörpers erreicht
werden.
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Für die Stützstreben
sind zahlreiche Stützstrebenprofile
vorteilhaft einsetzbar. Ein besonders vorteilhaftes Stützstrebenprofil
weist eine breitere, dem Filterelementinnenraum zugewandte Basisfläche und
eine schmalere, dem Filtermaterial bzw. Filtergewebe zugewandte
und dieses abstützende Stützfläche auf.
Sowohl die Basisfläche
als auch die Stützfläche können hierbei
geringfügig
gekrümmt sein,
um eine zylindrische innere und äußere Mantelfläche am Stützkörper auszubilden.
Beim insbesondere bevorzugten Stützstrebenprofil
sind zwischen den zueinander im wesentlichen parallelen Basis- und
Stützflächen gegenwinklig
geneigte Querseiten ausgebildet. Eine besonders günstige Anströmung bzw.
Durchströmung
des Filtermaterials kann erreicht werden, wenn die Querseiten einen
Winkel von etwa 58° bis
62°, vorzugsweise
etwa 60° einschließen. Weiter
vorteilhaft können
die Querseiten über Rundungen
in die Stützfläche übergehen
und/oder über
insbesondere spitzwinklige Ecken in die Basisfläche übergehen. Ein entsprechendes
Stützstrebenprofil
hat nicht nur eine hohe Eigensteifigkeit, sondern zugleich auch
eine geringe Kontaktfläche
mit dem Filtergewebe, so daß insgesamt
die zur Verfügung
stehende Anströmfläche an der
außen
am Stützkörper abgestützten und
anliegenden Filtermaterialinnenseite hoch ist.
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Weiter
vorzugsweise können
die Endbuchsen des Stützkörpers jeweils
mit wenigstens einer angegossenen, umlaufenden Nut versehen sein.
Die entsprechenden Nuten können
insbesondere dann, wenn an den Endbuchsen noch Kopfendstücke angebracht
werden, eine Abdichtfunktion übernehmen, indem
das am Stützkörper abgestützte, vorzugsweise
von einem flexiblen Filtergewebe gebildete Filtermaterialformschlüssig oder
auf andere weise in die entsprechenden umlaufenden Nuten hineingepreßt wird.
Weiter vorteilhaft ist, wenn die Endbuchsen mit T-förmigen, zum freien Stirnende
des Stützkörpers offenen
Aussparungen versehen sind.
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Bei
einem mit einem entsprechenden Stützkörper gebildeten Filterelement
ist besonders vorteilhaft, wenn das Filtermaterial aus einem aufschrumpfbaren
bzw. aufgeschrumpften Filtergewebe besteht. Hierzu geeignete Filtermaterialien
bzw. Filtergewebe aus Kunststoff sind bekannt. Ferner ist vorteilhaft, wenn
dann an den Endbuchsen Kopfendstücke
aus Kunststoffmaterial angespritzt sind. Beim Anspritzen der Kopfendstücke kann
dann zugleich das zuvor über
den Stützkörper gezogene
und aufgeschrumpfte Filtermaterial in den umlaufenden Nuten verankert werden.
Eine zusätzliche
Verankerung für
die Kopfendstücke
kann in den T-förmigen
Aussparungen erreicht werden. Um die Fertigung entsprechender Filterelemente
zu vereinfachen, ist besonders vorteilhaft, wenn die Kopfendstücke aus
einem anderen Kunststoffmaterial bestehen als der Stützkörper.
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Für zahlreiche
Anwendungsfälle
von beidseitig offenen Filterelementen und/oder von einseitig offenen
Filterelementen kann der Innenraum des Stützkörpers einen konstanten freien
Querschnitt erhalten, der sich vom einen Ende der Filterkerze zum anderen
Ende erstreckt. Um das Rückspülverhalten von
Filterelementen in automatischen Rückspülfiltern zu verbessern, kann
mittig zwischen beiden Enden des Filterelementes bzw. zwischen den
Endbuchsen des Stützkörpers ein
Strömungsteiler
angeordnet, insbesondere angegossen sein, der an seinem Umfang partiell
mit den Stützstreben
verbunden ist. Ein derartiger Strömungsteiler kann das Rückspülverhalten
der Filterelemente insbesondere dann verbessern, wenn die Rückspülfilter,
in denen entsprechende Filterelemente oder Filterkerzen zum Einsatz kommen,
für jedes
der Filterelementenden ein Rückspülglied aufweisen,
so daß die
Filterelemente gegensinnig und zeitversetzt rückgespült werden können. Der Verfahrensablauf
beim Rückspülen entsprechender
Filterelemente ist dergestalt, daß zu einem Zeitpunkt, zu dem
eines der Enden der Filterelemente an ein Rückspülglied angeschlossen ist, das
andere Ende des Filterelementes gerade offen ist. Entsprechende
Rückspülfilter
sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, auf den zur
Vervollständigung
der Offenbarung verwiesen wird.
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Eine
insbesondere bevorzugte Ausgestaltung eines entsprechenden Strömungsteilers
umfaßt ein
zylindrisches Mittelteil und zwei ausgehend von dem Mittelteil sich
konisch verjüngende
Endteile. Mit den Endteilen kann mit dem Strömungsteiler eine gerichtete
Strömung
entlang des Innenumfangs des Stützkörpers und
damit entlang der Innenseite des auf den Stützkörper aufgezogenen Filtermaterials
im Rückspülbetrieb
erreicht werden, die das Abreinigungsverhalten im Rückspülbetrieb
insbesondere in der Filterelementmitte erheblich verbessert. Besonders
vorteilhaft ist hierbei, wenn der Strömungsteiler über angegossene
Radialstreben mit den Stützstreben
verbunden ist. Durch die Radialstreben entstehen zwischen dem Mittelteil
und dem Innenumfang des Stützkörpers schlitzförmige Durchlässe für eine gerichtete
Reinigungsströmung
im Rückspülbetrieb. Bei
den aus Kunst stoff, insbesondere Kunststoff-Spritzgußteilen
gebildeten Filterelementen ist dabei besonders vorteilhaft, daß die Strömungsteiler unmittelbar
beim Herstellvorgang angegossen werden können.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Stützkörpern bzw. erfindungsgemäßen Filterelementen
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung zeigen:
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1 teilweise
aufgebrochen, einen Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäßes Filterelement mit
angegossenen Kopfendstücken
und einem Stützkörper gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2 perspektivisch
den Stützkörper des Filterelementes
gemäß 1;
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3 in
vergrößerter Darstellung
und in Schnittansicht die beiden Endbuchsen des Stützkörpers gemäß 2 mit
den sich hieran anschließenden
helixförmigen
Stützstreben;
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4 in
einer Detailansicht ein entzerrtes Stützstrebenprofil;
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5 in
Schnittansicht, teilweise aufgebrochen, ein Filterelement gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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6 eine
Seitenansicht des Stützkörpers beim
Filterelement gemäß 5;
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7 eine
Schnittansicht entlang VII-VII in 6;
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8 eine
Schnittansicht entlang VIII-VIII in 6; und
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9 eine
Detailansicht des Strömungsteilers
beim Filterelement gemäß 5.
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In 1 ist
insgesamt mit Bezugszeichen 50 ein Filterelement gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Das Filterelement 50 umfaßt einen einteiligen und aus
einem Spritzgußteil
oder glasfaserverstärktem
Kunststoffmaterial hergestellten Stützkörper 10, der im wesentlichen
an seinen beiden Enden stirnseitig mit Öffnungen 1 versehene, integral
angeformte Endbuchsen 2 aufweist, die mittels wiederum
integral angeformter und helixartig von der oberen zur unteren Endbuchse 2 verlaufenden Stützstreben 3 bzw. 4 verbunden
sind. Wie bereits aus 1 gut ersichtlich ist, kreuzen
sich die Stützstreben 3 bzw. 4 an
jeder zweiten Kreuzungsstelle 5, da insgesamt zwischen
den beiden Endbuchsen 2 vier Stützstreben 3 bzw. 4 verlaufen,
von denen zwei eine rechtsgängige
Helix 3 und die beiden anderen eine gegensinnige linksgängige Helix 4 bilden.
In 1 haben die beiden gegensinnigen Stützstreben 3, 4 an
der oberen Endbuchse 2 einen gemeinsamen Ursprung 6 und
das zweite Paar von Stützstreben
hat ebenfalls einen gemeinsamen Ursprung auf der um 180° versetzt
liegenden, in 1 nicht dargestellten vorderen
Hälfte
des Stützkörpers 10.
Da der Stützkörper 10 aus
einem Kunststoff-Spritzgußteil
besteht, bilden die Kreuzungsstellen 5 angegossene und
integral ineinander übergehende
Knoten.
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Bei
der Filterkerze 50 im Ausführungsbeispiel gemäß 1 stützt sich
an der äußeren Mantelfläche des
Stützkörpers 10 ein
Filtergewebe 11 aus vorzugsweise flexiblem und schrumpfbarem
Kunststoffmaterial ab, welches eine für das Filterelement 50 geeignete
und gewünschte
Filterfeinheit bzw. Maschenweite hat. Als Filtergewebe 11 kann
im wesentliche jede Art von Filtermaterial oder Siebmaterial, welches
am Stützkörper 10 angelegt
und abgestützt werden
kann, verwendet werden und anstelle von Filtergeweben können auch
Vliesmaterialien, Siebgewebe, Gewirke oder andere Filtermaterialien
verwendet werden. Wie unter Bezugnahme auf die 2 bis 4,
in denen der Stützkörper im
einzelnen dargestellt ist, noch erläutert werden wird, hat der
Stützkörper 10 sowohl
am Außenumfang
als auch am Innenumfang eine äußerst gleichmäßige zylindrische
Mantelfläche
und durch die kreuzweise Verstrebung der helixförmig und gegensinnig umlaufenden
Radialstreben 3, 4 wird eine gleichmäßige Abstützung des Filtergewebes 11 am
Stützkörper 10 erreicht.
Beim Filterelement 50 erstreckt sich das Filtergewebe 11 endseitig über den
Ursprung 6 der Radialstreben 3 bzw. 4 hinaus
im wesentlichen bis zu den Stirnenden 7 der beiden Endbuchsen 2.
Beide Endbuchsen 2 sind hierbei etwa mittig mit einer umlaufenden
Nut 8 versehen. Gleichzeitig weisen beide Endbuchsen 2 jeweils
eine T-förmige
und zu den Stirnseiten 7 offene Aussparung 9 auf,
in die beispielsweise während
des Fertigungsprozesses Handhabungswerkzeuge od.dgl. eingreifen
können.
Entsprechende Werkzeuge können
beispielsweise die Entformung des gegossenen Stützkörpers 10 aus einer
geeigneten, mehrteiligen Gußform
unterstützen.
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Beim
Filterelement 50 sind an der Außenseite beider Endbuchsen 2 unter
Zwischenlage des Filtermaterials 11 jeweils Kopfendstücke 12 bzw. 13 angespritzt,
mit denen die Filterelemente 50 in Aufnahmen oder Siebblechen
von Filtern, insbesondere Rückspülfiltern
abgedichtet eingesetzt werden können.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
haben die beiden Kopfendstücke 12 und 13 eine
geringfügig
unterschiedliche Geometrie, damit die Filterkerze 50 in einer
Richtung demontiert werden kann, ohne einen Filtereinsatz od.dgl.
vollständig
auseinanderbauen zu müssen.
Die beiden angespritzten Kopfendstücke 12 bzw. 13 bestehen
vorzugsweise aus einem anderen Kunststoffmaterial als das Filtergewebe 11 und als
der Stützkörper 10.
Für eine
abgedichtete Montage der Filterelemente 50 in einem Filtereinsatz
oder einem Filter sind die Kopfendstücke 12, 13 mit
angegossenen Nuten versehen, in denen im gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils ein O-Ring 14 eingesetzt ist.
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Der
Aufbau des Stützkörpers 10 wird
nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 näher erläutert. Insbesondere
aus der perspektivischen Ansicht in 2 ist gut
ersichtlich, daß sich,
ausgehend von dem in 2 unteren und stirnseitig mit
einer Öffnung 1 versehenen
Endstück 2 jeweils
zwei Paare von gegensinnig gewendelten Stützstreben 3 bzw. 4 zum
oberen Endstück 2 hin
erstrecken. Die Paare von Stützstreben
können
an beiden Endbuchsen 2 jeweils einen gemeinsamen Ursprung 6 aufweisen. Die
an der oberen Hälfte
der unteren Endbuchse 2 beginnenden Radialstreben 3, 4 kreuzen
sich an jeweils jeder zweiten Kreuzungsstelle 5 der oberen bzw.
unteren Mantelfläche
des Stützkörpers 10,
während
die beiden dazwischenliegenden Kreuzungsstellen von den an der hinteren
Mantelfläche
beginnenden helixförmig
verlaufenden Radialstreben 3 bzw. 4 gebildet werden.
Bei insgesamt zwei Paaren von gegenläufigen Radialstreben 3, 4,
mithin insgesamt vier Radialstreben 3 bzw. 4,
ergeben sich jeweils um 90° auf
der Mantelfläche
versetzt liegende Kreuzungsstellen 5, von denen aus jeweils
kreuzförmig
vier Teilarme zur nächsten
Kreuzungsstelle, die um 90° versetzt
an der Manteloberfläche
ausgebildet ist, verlaufen. Mit diesen kreuzförmig verlaufenden Stützarmen
wird eine sehr gleichmäßige Abstützung eines
an der Außenfläche der
Radialstreben 3 bzw. 4 anliegenden Filtergewebes,
wie in 1 gezeigt, erreicht. Jeweils zwei ein Paar bildende
Radialstreben 3, 4 weist Kreuzungsstellen 5 an
der Vorder- und Rückseite
auf, die in einer Teilungsebene des Stützkörpers 10 liegen. Gleichzeitig
begrenzen die gegensinnig und helixartig umlaufenden Radialstreben 3, 4 zwischen
sich relativ großflächige Durchgangsöffnungen 15,
die, wie insbesondere die 1 und 3 zeigen,
in Längsrichtung
des Stützkörpers 10 gestreckt
sind. Ein durch die Öffnungen 1 in
den Endbuchsen 2 eintretendes oder ausströmendes Fluid strömt mithin
in Richtung der Längsstreckung
der entsprechenden waben- oder pastillenförmigen Durchgangsöffnungen 15,
wodurch sich ein gutes Strömungsverhalten
entlang der Längsachse
L des Stützkörpers 10 und
damit auch eines mit diesem gebildeten Filterelementes ergibt. Es
versteht sich, daß zu
allen Seiten hin entsprechende Durchgangsöffnungen 15 für das Fluid
ausgebildet sind.
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Die
Steigung der Helix einer Radialstrebe 3 oder 4 entspricht
dem Abstand zwischen jeder zweiten Kreuzungsstelle 5 und
die Steigung ist in 3 mit Bezugszeichen P bezeichnet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Steigung P annähernd
3,2 mal so groß wie
der freie Innendurchmesser DI der Öffnung 1 in
der Endbuchsen 2 bzw. zwischen den Innenflächen der
Radialstreben 3 bzw. 4. Gleichzeitig haben sämtliche
Radialstreben 3 bzw. 4 die gleiche Steigung, den
gleichen Innendurchmesser DI und den gleichen
Außendurchmesser.
Das Verhältnis
Gesamtlänge
der Filterelemente zu Innendruchmesser kann > 20 sein, da sich der Stützkörper aufgrund
der Stützstrebenstruktur
mit Doppel- bzw. Mehrfachhelix bestens zum Bilden von langen, schmalen
Filterelementen eignet.
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Alle
Stützstreben 3 bzw. 4 haben
außerdem das
gleiche Strebenquerprofil, welches in entzerrter Darstellung in 4 im
Detail dargestellt ist. In 4 ist das
Strebenquerprofil beispielhaft an der Stützstrebe 3 dargestellt.
Jede Stützstrebe 3 hat
eine breitere Basisfläche 21,
welche dem Innenraum des Stützkörpers zugewandt
ist, sowie eine gegenüber dieser
deutlich schmalere Stützfläche 22,
an welchem sich das Filtergewebe im Montagezustand anlegt und welches
mithin die äußere Mantelfläche des Stützkörpers bildet.
Sowohl die Basisfläche 21 als auch
die Stützfläche 22 sind
am Stützkörper 10 geringfügig gewölbt und
nur in der entzerrten Darstellung gemäß 4 eben.
Die Stützfläche 22 geht hierbei über deutlich
ausgeprägte
Rundungen 23 in gegenwinklig geneigte Querseiten 24 über, die
gemeinsam einen Winkel von hier 60° einschließen. Der Übergang der Querseiten 24 zur
Basisfläche 21 erfolgt
spitzwinklig. Ein entsprechendes Strebenprofil ist äußerst günstig für die Anströmung des
an der Mantelfläche
eines Stützkörpers aufgespannten
Filtergewebes, da nur geringe Zonen des Filtergewebes nicht mit
dem zu filternden Fluid in Berührung kommen.
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Die 5 bis 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein
Filterelement 150 mit einem Stützkörper 110. Funktionsgleiche
Bauteile wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen
versehen. Auch beim Filterelement 150 weist der Stützkörper 110 jeweils
Stützstreben 103, 104 auf,
die gegenläufige
Doppelhelixe bilden. Die Steigung jeder Helix und das Strebenquerprofil
der Stützstreben 103, 104 ist
im wesentlichen identisch wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel
und auch der Stützkörper 110 besteht
vorzugsweise aus einem Spritzgußteil
aus Kunststoff. An der Mantelfläche
des Stützkörpers 110 stützt sich
wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel
ein vorzugsweise aus einem aufgeschrumpften Filterstrumpf 111 gebildetes
Filtermaterial ab, das mit zwei angespritzten Kopfendstücken 112 bzw. 113 an
den Endbuchsen 102 des Stützkörpers 110 abgedichtet
befestigt ist.
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Zur
Stabilisierung des Stützkörpers 110 erstreckt
sich zusätzlich
zu den helixförmigen
Stützstreben 103, 104 jeweils
um 90° versetzt
eine Längsstrebe 130,
die nicht nur eine zusätzliche
Abstützung für das Filtergewebe 111 bildet
sondern auch die Kreuzungsstellen 105 der Radialstreben 103, 104, welche
fluchtend auf einer Linie liegen, miteinander verbindet. Selbst
mit vergleichsweise leichtem oder dünnem Kunststoffmaterial kann
hierdurch ein äußerst biege-
und zugsteifer Stützkörper 110 gebildet werden,
dessen Manteloberfläche
aufgrund der gegensinnigen Doppelhelixe eine gleichmäßige zylindrische
Abstützung
des Filtergewebes 111 ermöglicht. Daß die insgesamt vier Längsstreben 130 die
gegensinnigen, helixförmig
aufgerichteten Radialstreben 103 und 104 in deren
Kreuzungsstellen 105 schneiden, ist besonders gut aus den 6 und 7 ersichtlich.
Die Durchgangsöffnungen 115 sind
zwar wiederum in Längsrichtung
des Stützkörpers gestreckt.
Aufgrund der Längstreben 130 haben
die Durchgangsöffnungen 115 allerdings
im wesentlichen eine spitzwinklige dreieckige Form.
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Als
weitere Besonderheit ist beim Stützkörper 110 des
Filterelementes 150 mittig zwischen den beiden Enden des
Filterelementes 150 bzw. den Endbuchsen 102 des
Stützkörpers 110 ein
Strömungsteiler 160 integral
beim Urformen des Stützkörpers 110 ausgebildet.
Filterelemente 150 mit einem Strömungsteiler 160 sind
insbesondere für
Rückspülfilter vorgesehen,
bei denen eine Anströmung
des Innenraums des Stützkörpers 110 und
damit des Innenraums des Filterelementes 150 über beide
Enden des Filterelementes 150 erfolgen kann, wobei zur
intervallweisen Reinigung der Filterelemente 150 kurzfristig
ein Filterelement zeitversetzt und wechselseitig an eine Schlammablaßleitung
angeschlossen wird, um das Filtergewebe 111 im Gegenstrom
zur Filtrierrichtung abzureinigen. Durch das Zusammenspiel des gegensinnigen,
wechselweise Rückspülens mit einem
mittig angebrachten Strömungsteiler 160 kann hierbei
der Rückspülstrom jeweils
im wesentlichen auf eine Hälfte
der Filterelemente 150 beschränkt werden. Die Ausgestaltung
des angegossenen Strömungsteilers 160 wird
nun unter zusätzlicher
Bezugnahme auf die 8 und 9 erläutert.
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Insbesondere 9 zeigt,
daß der
integral angeformte Strömungsteiler 160 einen
Mittelteil 161 aufweist, von dem aus sich zwei Endteile 162 in
den Innenraum 117 des Stützkörpers erstrecken. Die beiden Endteile 162 verjüngen sich
zu ihren freien Enden hin konisch. Der Verjüngungswinkel beider Endteile 162 an
deren Außenumfang
kann beispielsweise 15° betragen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind
beide Endteile 162 zusätzlich
mit kegeligen Sacklöchern 163 versehen.
Wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, ist der Mittelteil 161 des
Strömungsteilers 160 über vier
Radialstreben 164 mit zwei Kreuzungsstellen 105 sowie
zwei der Längsstreben 130 in
einer Weise verbunden, daß der
Außenumfang 161' des Mittelteils 161 von
der Innenmantelfläche 110' des Stützkörpers beabstandet
ist. Hierdurch entstehen nahe der inneren Mantelfläche 110' des Stützkörpers und
damit auch nahe des an der äußeren Mantelfläche des
Stützkörpers aufgespannten
Filtergewebes ringsegmentförmige
Schlitze 167, durch die im Rückspülbetrieb eine Reinigungsströmung, die
parallel zum Filtergewebe ausgerichtet ist, von der einen Hälfte des
Filterelementes zur anderen Hälfte
des Filterelementes überströmen kann.
Diese Radialströmung
bewirkt eine zusätzliche Abreinigung
des Filtergewebes nahe der Filterelementmitte mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
im Querstrom, wodurch die Abreinigung entsprechender Filterelemente
zusätzlich
verbessert ist.
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Für den Fachmann
ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen,
die in den Schutzbereich der anhängenden
Ansprüche
fallen sollen. Ferner ist ersichtlich, daß die Steigung der helixförmigen Stützstreben über weite Bereiche
variiert werden kann. Außerdem
ist für
den Fachmann ersichtlich, daß ein
Strömungsteiler
auch bei dem Filterelement gemäß der ersten
beschriebenen Ausgestaltung angespritzt werden könnte. Auch für die Materialien
bestehen zahlreiche Modifikationen. Die bevorzugte Ausgestaltung
beschreibt aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Spritzgußmaterial
bestehende Stützkörper. Es
wäre jedoch auch
möglich,
entsprechende Stützkörper aus
Metall herzustellen. Sämtliche
helixförmigen
Stützstreben haben
vorzugsweise die gleiche Steigung, um über die gesamte Länge des
Filterelementes eine gleichmäßige Abstützung des
Filtergewebes zu erreichen. Unter Umständen könnte jedoch auch die Steigung
in bestimmten Zonen variieren, was insbesondere bei einem Kunststoffspritzgußteil problemlos
herstellbar wäre.