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Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterkopf eines Filters zum Abscheiden von Fremdstoffen aus einem Gasstrom, mit einer Deckelfläche und einem Gasstromeinlass, der in einer Seitenwandöffnung einer umlaufenden, sich an die Deckelfläche anschließenden und sich in Richtung des Filtergehäuses erstreckenden Seitenwand mündet.
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Filter zum Abscheiden von Stoffen aus einem Gasstrom sind seit langem bekannt und werden vielfach eingesetzt. Beispielsweise werden zur Erzeugung von Druckluft Verdichter eingesetzt, die Luft aus der Umgebung verdichten. Durch Schmutz und Feuchtigkeit der aus der Umgebung angesaugten Luft sowie Substanzen, die durch den Verdichter selbst eingebracht werden, ist die Druckluft niemals rein, sondern weist stets Schmutzpartikel auf.
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Verunreinigungen bzw. Schmutzpartikel führen zu unerwünschten Folgen wie Korrosion, Verstopfung oder Verschleiß in den nachfolgenden Rohrleitungen und Funktionselemente. Wird die Druckluft im Medizinbereich oder bei Atemluft- oder Lebensmittelsystemen eingesetzt, können sogar Keime und Gerüche unzulässig sein und müssen durch den Filter wirksam zurückgehalten werden.
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Die Aufbereitung der Druckluft auf eine gewünschte Reinheit ist deshalb in vielen Bereichen zwingend erforderlich. Zu diesem Zweck sind beispielsweise Druckluftfilter üblich, die dazu dienen, feinere Verunreinigungen, wie Aerosole aus dem Druckluftstrom zu trennen. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Filterköpfe derartiger Druckluftfilter, sie ist aber nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt.
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Derartige Druckluft- oder Druckgasfilter weisen in der Regel einen auf einem Filtergehäuse aufgesetzten Filterkopf auf. Im Innern des Filterkopfes ist ein Rohrabschnitt ausgebildet, der in ein Filterelement hineinragt, dass innerhalb des Filtergehäuses angeordnet ist. Der Rohrabschnitt geht in einen Einlasskanal über, der sich durch den Filterkopf erstreckt und einen Gasstromeinlass ausbildet. Der Gasstrom wird durch den Gasstromeinlass und den Einlasskanal bzw. den Rohrabschnitt in das Filterelement geleitet. Das Filterelement ist als Hohlzylinder mit einem Boden aufgebaut, wobei die Zylinderwand aus einem Filtermaterial gefertigt ist. Der Gasstrom wird durch das Filtermaterial hindurch in einen Ringraum geleitet, der zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse angeordnet ist, und gelangt von dort zu einem Gasstromauslass, der in der beschriebenen Ausführungsvariante ebenfalls im Filterkopf angeordnet ist.
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Aufgrund fester Schmutzpartikel, die das Druckgas mitführt, verstopft sich das Filterelement und muss daher gelegentlich ausgetauscht werden.
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Unterschiedliche Leistungsstufen, also Druckgasvolumenströme, werden durch Anpassung der Filterflächen mittels Variation der Durchmesser und Längen der Filterelemente und Gehäuse realisiert.
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Das Filtermaterial ist meist aus einem Faservlies gebildet, bei sogenannten Tiefenfiltern oftmals aus einem Glasfaservlies. Feinste Flüssigkeitströpfchen lagern sich aufgrund verschiedener Effekte im Filtermaterial ab, koagulieren und fließen nach unten zur Ableitung aus dem Filtergehäuse. Feste Schmutzpartikel verbleiben im Filtermaterial.
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Solcher Druckluft- oder Druckgasfilter ist beispielsweise aus der
WO 99/30799 und der
DE 100 52 524 A1 bekannt.
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Um eine optimale Funktion des Filters zu gewährleisten, ist eine gleichmäßige Durchströmung des Filtermaterials mit optimaler Geschwindigkeit notwendig. Zusätzlich ist angestrebt, dass die Gehäuse aus wirtschaftlichen Gründen möglichst klein in Durchmesser und Länge sind.
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Es sind verschiedene Filter bekannt, bei denen der Filterkopf und auch das Filterelement insbesondere auf eine optimierte Strömung hin ausgelegt sind, um die Leistungsfähigkeit des Filters zu erhöhen.
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Die Entwicklungen nach dem Stand der Technik sind im Wesentlichen mit zwei Nachteilen verbunden sind. Zum einen entstehen in der Umlenkung in der Zuführung der Druckluft oder des Druckgases aufgrund der Geometrien relativ hohe Geschwindigkeiten. Beispielsweise kommt es zu Geschwindigkeiten von etwa 20 m/s und mehr, was bei üblichen Leitungsgeschwindigkeiten von etwa 10 m/s schon auf erhebliche Druckverluste hindeutet.
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Zum anderen sind insbesondere die Innendurchmesser der Filter nicht an die Leistungsstufen angepasst, was zu variierenden Axialgeschwindigkeiten im Filterelement führt. Beispielsweise sind Bauarten bekannt, bei denen ein Nenndurchmesser mit verschiedenen Längen Leistungen von 35 bis 100 m3/Std. abdeckt. Die Axialgeschwindigkeit variiert also etwa um den Faktor 3.
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Die Folge sind erhebliche Turbulenzen im Filterkopf des Filterelements mit Auswirkung auf die Radialgeschwindigkeit und die Ausnutzung der Filterflächen.
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Vor diesem Hintergrund ist beispielsweise in der
DE 10 2011 016 464 A1 des gleichen Anmelders ein Filterelement beschrieben, bei dem durch die Gasstromführung im Filterkopf der eintretenden Gasstrom in eine Zirkularströmung versetzt und dann spiralförmig in das Filterelement eingeleitet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen dem Rohrabschnitt und der Seitenwand ein bogenförmiger Ringraum ausgebildet ist, der an seinem Ende ein Fenster aufweist, durch das der Gasstrom in das Innere des Rohrabschnitts einleitbar ist.
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Die Idee, den Gasstrom in einer Zirkularströmung zu versetzen ist grundsätzlich gut, das Filterelement funktioniert zuverlässig und weist auch einen verbesserten Leistungsgrad auf. Allerdings ist das Ergebnis noch nicht zufriedenstellend, da zum Beispiel Druckverluste dadurch entstehen, dass der Gasstrom durch den bogenförmigen Gasstromkanal zwangsgeleitet wird. Die Leistungsverluste im Filterkopf sind weiterhin zu hoch und der Leistungsgrad insgesamt verbesserungswürdig.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Filterkopf eines Filters derart zu gestalten, dass die Leistungsfähigkeit des Filters steigt. Der Filterkopf soll dabei möglichst einfach und robust aufgebaut und die Herstellung soll ebenfalls kostengünstig möglich sein. Insbesondere soll die Erfindung auch ein Nachrüsten bereits existierender Filter ermöglichen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Filterkopf mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Demnach weist der Filterkopf eine kopfseitige ovale Deckelfläche, einen Gasstromeinlass, der in eine Seitenwandöffnung einer umlaufenden, sich an die Deckelfläche anschließenden und sich in Richtung des Filtergehäuses erstreckenden Seitenwand mündet und einen Strömungsleitkörper auf, der
- – zwischen der Deckelfläche und einem im Filtergehäuse angeordneten Filterelement angeordnet ist,
- – einen Filtergehäuseinnenraum gegen einen Einströmraum, der zwischen dem Gasstromeinlass und dem Strömungsleitkörper angeordnet ist, abdichtet,
- – einen Rohrabschnitt aufweist, der mit dem Filterelement endseitig verbunden ist, wobei
– der Rohrabschnitt auf seiner der Deckelfläche zugewandten Seite eine Leitwand aufweist, die in Strömungsrichtung des durch den Gasstromeinlass einströmenden Gasstroms schräg aufwärts verläuft und den Rohrabschnitt bereichsweise verschließt und,
– unterhalb der Leitwand zwischen der Leitwand und dem Filterelement ein Fenster vorgesehen ist, durch das der Gasstrom aus dem Einströmraum in einen Rohrabschnittinnenraum einleitbar ist.
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Im Rahmen der Erfindung bezieht der Begriff oval auch auf eine kreisförmige bzw. runde Form mit ein.
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Die wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht darin, dass der erfindungsgemäße Filterkopf möglichst nur Umlenkungen für den eintretenden Gasstrom aufweisen soll, die den Druckverlust gering halten. Der eintretende Gasstrom wird erfindungsgemäß dadurch, dass er zunächst in einen relativ großen Einströmraum geleitet wird, beruhigt und verlangsamt, bevor er in Rotation versetzt in das Fenster des Rohrabschnitts hineingeleitet wird.
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Der durch die Seitenwandöffnung einströmende Gasstrom trifft zum Teil auf die Leitwand und wird deshalb nicht nach sofort nach unten in den Rohrabschnitt, sondern zunächst nach oben und seitlich gegen die Deckelflächenseitenwand des Filterkopfs geleitet. Ein anderer Anteil des Gasstroms strömt an der Leitwand vorbei und wird direkt oder über die gebogene Deckelflächenseitenwand zum Fenster geleitet. Der Gasstrom wird also in Anteile aufgeteilt, die auf unterschiedlichen Wegen das Fenster erreichen. Dabei ist auch wesentlich, dass der für den Gasstrom zur Verfügung stehende Raum im Strömungsverlauf kleiner wird.
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Die Leitwand verläuft in Strömungsrichtung des Gasstroms, und somit im Wesentlichen parallel zu einer Einlasslängsachse schräg aufwärts und leitet somit den auf die Leitwand auftreffenden Anteil des Gasstroms nach schräg oben gegen die Deckelflächenseitenwand und die Deckelfläche und schließlich in das Fenster. Die Leitwand ist dabei vorzugsweise konvex ausgeführt der in Strömungsrichtung verlaufende Grad der Steigung nimmt dabei zunächst zu und dann wieder ab.
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Die Leitwand ist vorzugsweise weiterhin derart schräg im Raum angeordnet, dass sie zum Fenster hin abfällt, sie ist also in Querrichtung zur Einlasslängsachse schräg angeordnet. Der auf die Leitwand auftreffende Gasstrom wird somit aufgrund der in Strömungsrichtung aufsteigenden Schräge nach oben, aber gleichzeitig aufgrund der Schräglage der Leitwand zum Fenster hin geleitet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Leitwand in Bezug auf die Einlasslängsachse einen Kurvenverlauf auf. In Strömungsrichtung wird der Gasstrom nicht geradeaus nach oben, sondern vielmehr aus der Geradeausrichtung heraus zunächst nach rechts oder links (je nach Ausführung) und dann aufgrund des bogenförmigen Verlaufs der Deckelflächenseitenwand zurück in Richtung der Einlasslängsachse geleitet.
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Alternativ kann die Leitwand auch andere Formen aufweisen, sie kann beispielsweise plan oder konkav ausgeführt sein. Bei der konkaven Ausführung steigt der Grad der Steigung in Strömungsrichtung kontinuierlich an.
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Zusätzlich zur Leitwand kann erfindungsgemäß eine Trennwand vorgesehen sein, die den Rohrabschnitt ebenfalls abdeckt bzw. verschließt. Die Trennwand kann im Wesentlichen parallel zur Einlasslängsachse oder abfallend oder ansteigend zu ihr verlaufen. Weist die Trennwand im Verhältnis zur Einlasslängsachse bzw. in Strömungsrichtung des Gasstroms eine Steigung auf, ist diese erfindungsgemäß geringer als die Steigung der Leitwand.
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Bei Verwendung der Trennwand ist das Fenster zum Innenraum des Rohrabschnitts in der Trennwand selbst oder alternativ in einer die Trennwand mit der Leitwand verbindenden Verbindungswand angeordnet. Auch kann auf die Verbindungswand vollständig verzichtet werden, der gesamte Bereich zwischen Trennwand und Verbindungswand bildet dann das Fenster aus.
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Die Deckelfläche kann zur Unterstützung der Strömungsleitung ebenfalls konkav, also kuppelförmig ausgeführt sein, um dadurch ein Umlenken des Gasstroms in Richtung des Fensters zu erleichtern und um Strömungswiderstände zu reduzieren.
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Hinter dem Fenster wird der Gasstrom aufgrund der Umlenkung schneckenförmig in den Rohrabschnitt hinein geleitet, so dass dieser zirkulierend entlang der Innenseite des Filterelements und nicht mit einer Axialströmung in dieses hineinströmt. Es entstehen somit keine oder kaum Turbulenzen im Bereich des Gasstromeinlasses bzw. Filterkopfs.
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Erfindungsgemäß wird die Strömungsgeschwindigkeit ganz wesentlich auch durch die Form und Größe des Fensters bestimmt, durch das der Gasstrom in den Rohrabschnitt hineingeleitet wird. Es ist deshalb erfindungsgemäß möglich, durch Anpassung des Fensters ein und denselben Filterkopf an Filter mit unterschiedlichen Leistungsstufen anzupassen. Erfindungsgemäß sind deshalb die Größe und die Form des Fensters durch ein austauschbares Bauteil variierbar. Im Bereich des Fensters können hierfür Nuten vorgesehen sein, in die ein solches austauschbares Bauteil einschiebbar ist.
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Der Filterkopf kann integraler Bestandteil eines Filters, also beispielsweise einstückig mit dem Filtergehäuse gefertigt sein, alternativ kann der Filterkopf aber auch als lösbares Austauschelement ausgeführt sein. Ist der Filterkopf lösbar mit dem Filtergehäuse verbunden, weist er eine Form und Abmessungen auf, die mit konventionellen Filtergehäusen aus dem Stand der Technik kompatibel sind. Hierdurch ist es möglich, zum einen schon gefertigte Filter durch Austausch des konventionellen Filterkopfs gegen den erfindungsgemäßen Filterkopf zu verbessern, zum anderen kann die Fertigung für das Filtergehäuse und weiterer Komponenten, wie beispielsweise das Filterelement unverändert beibehalten werden. Wesentlich ist, dass der Filterkopf und das Filtergehäuse, also der Filtergehäuseinnenraum und der Einströmraum gegeneinander abgedichtet sind und der Rohrabschnitt derart mit dem innenliegenden Filterelement in Kontakt kommt oder zusammenwirkt, dass der eintretende Gasstrom zirkulierend in das Filterelement hineingeleitet wird.
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Das Gleiche gilt für den Strömungsleitkörper, auch dieser kann vorteilhafterweise als separates Bauteil ausgeführt sein, das in ein Filterelement einsetzbar ist. Es gelten die gleichen Voraussetzungen wie bei der Variante des lösbaren Filterkopfs, der Strömungsleitkörper muss in das Filterelement integrierbar sein und die Funktion des Filterelements gewährleisten.
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Aufgrund der verbesserten Strömung ist es auch möglich, einen erfindungsgemäßen Filterkopf mit einem kleiner dimensionierten Filter bzw. Filtergehäuse zu verwenden, ohne dabei Leistungseinbußen hinnehmen zu müssen.
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Durch die Zirkularbewegung des Gasstroms an der Innenseite des Filterelements wird außerdem eine reinigende Wirkung erzielt. Bei der üblichen axialen Durchströmung findet an der Oberfläche des Filterelements praktisch ausschließlich eine radiale Fließrichtung aufgrund der das Filtermaterial durchströmenden Gasstromanteile statt. Durch die Zirkularströmung jedoch wird die Innenwand des Filterelements zusätzlich mit einer spiralförmig nach unten gerichteten Strömungsrichtung überströmt. Damit ist es möglich, dass von dem Gasstrom mitgeführte Schmutzpartikel, die sich im Inneren festsetzen, ausgespült und nach unten befördert werden. Erfindungsgemäß kann im Bodenbereich des Filters eine Aufnahmetasche vorgesehen sein, in denen sich die Schmutzpartikel sammeln. Auch hierdurch wird die Standzeit des Filters wesentlich erhöht.
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Die Seitenwandöffnung ist erfindungsgemäß im Verhältnis zum Fenster in Umfangsrichtung des Filters bzw. des Filterkopfes versetzt angeordnet. Vorteilhafterweise schließen die Seitenwandöffnung und das Fenster einen Winkel von etwa 90° ein, wobei die Seitenwandöffnung quer und das Fenster etwa entlang der Einlasslängsachse ausgerichtet ist. Alternativ können die Seitenwandöffnung und das Fenster einen Winkel von etwa 60° bis 180° einschließen. Wesentlich ist, dass der Versatz geeignet sein muss, den Gasstrom in eine Zirkularbewegung zu versetzen.
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Erfindungsgemäß kann das Fenster auch aus der Hochachse des Filterelementes, die entlang einer Rohrabschnittslängsachse verläuft, herausgekippt ausgeführt sein. Das Fenster steht also nicht exakt senkrecht, sondern schräg zur Rohrabschnittslängsachse. Je nach Ausführung des Filterkopfs kann die Schräglage in Strömungsrichtung nach hinten oder vorne ausgerichtet sein.
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Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung des Filtergehäuseinnenraums vom Einströmraum eine in etwa quer zur Längsrichtung des Filtergehäuses bzw. des Filterelementes erstreckende Zwischenwand vorgesehen, die den gesamten Ringraum zwischen Filterelement und Filtergehäuse abdichtet. Vorzugsweise ist der Gasstromauslass im Bereich des Filterkopfs vorgesehen und befindet sich in etwa der gleichen Ebene wie der Gasstromeinlass. Bei dieser Konstellation ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zwischenwand nicht quer, also rechtwinklig zu einer entlang der Längsachse des Filterelements bzw. Filtergehäuses verlaufenden Längsachse X-X gestellt ist, sondern schräg in Richtung des Gasstromauslasses angeordnet ist. Hierdurch wird der austretende Gasstrom zusätzlich geleitet und der Strömungswiderstand zusätzlich verringert.
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Der Gasstromauslass kann erfindungsgemäß im Filterkopf, aber auch im Filtergehäuse angeordnet sein.
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Um den Filter und den Filterkopf zu reinigen, wird regelmäßig ein Rückspülgasstrom in umgekehrter Durchflussrichtung durch den Filter geleitet. Erfindungsgemäß kann ein Rückspülelement vorgesehen sein, dass in Strömungsrichtung dann hinter dem Gasstromauslass angeordnet ist und den Rückspülgasstrom Zirkulation versetzt. Hierdurch wird der Rückspülgasstrom entlang der Innenwand des Filtergehäuses und anschließend mit Drehimpuls in das Filterelement geleitet. Dadurch wird erreicht, dass Staubpartikel und Flüssigkeit effektiv vor Filtergehäuse dem Filterelement getrennt werden. Das Rückspülelement kann als integrales Bauteil ausgeführt sein, es kann aber auch als lösbares Zusatzbauteil nur dann in den Filterkörper eingesetzt werden, wenn dieser rückgespült wird.
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Vorteilhafterweise weist der Strömungsleitkörper zumindest eine Vorrichtung, beispielsweise mit einer Rastnase für eine Verrastung auf, vorzugsweise zumindest zwei Rastnasen, die einander diametral gegenüber angeordnet sind. Die Vorrichtung kann beispielsweise nach Art eines Bajonettverschlusses ausgeführt sein. Alternativ können eine formschlüssige Verrastung an einem Hinterschnitt auch ohne die für einen Bajonettverschluss übliche Drehbewegung bewirkt werden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert die nur beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken sollen. Es zeigen:
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1: einen Filter nach dem Stand der Technik im Schnitt mit eingezeichneten Strömungswegen,
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2: eine Ausschnittvergrößerung aus 1 mit eingezeichneten Turbulenzen in den Strömungswegen,
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3: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strömungsleitkörpers,
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4: einen Querschnitt des Filterkopfs mit eingesetztem Strömungsleitkörpers,
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5: eine perspektivische Darstellung eines Strömungsleitkörpers mit verkleinertem Fenster und mit eingezeichneten Strömungswegen,
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6: eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung des Strömungsleitkörpers aus 5 mit eingezeichneten Strömungswegen,
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7: den erfindungsgemäßen Strömungsleitkörper aus 3 in Seitenansicht,
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8: den erfindungsgemäßen Strömungsleitkörper aus 3 von oben.
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Anhand der 1 und 2 wird zunächst nochmals der Stand der Technik verdeutlicht, um anschließend die erfindungswesentlichen Merkmale besser erläutern zu können.
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Gezeigt ist ein Filter 20 mit einem Filtergehäuse 22, in dem ein Filterelement 24 angeordnet ist. Im gezeigten Beispiel ragt ein Filterkopf 26 mit seiner Seitenwand 28 in das Filtergehäuse 22 hinein und ist gegen dieses mit Hilfe eines geeigneten Dichtungselements 30, beispielsweise einem O-Ring, gegen das Filtergehäuse 22 abgedichtet. Der Filter 20 und das Filtergehäuse 22 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Filterkopf 26 weist eine kopfseitige Deckelfläche 25 mit etwa kreisförmigem Querschnitt auf.
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Der Filterkopf 26 weist weiterhin einen Rohrabschnitt 32 auf, der in das Filterelement 24 hineinragt und ebenfalls über ein Dichtungselement 30 gegenüber dem Filterelement 24 abgedichtet ist. Ein Gasstromeinlass 34 des Filterkopfs 26 geht über einen quer zur Rohrabschnittslängsachse X-X verlaufenden Einlasskanal 36 mit einer Einlasskanallängsachse Y-Y in den 90° versetzten Rohrabschnitt 32 über.
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Weiterhin weist der Filterkopf 26 einen Gasstromauslass 38 auf, der im gezeigten Beispiel dem Gasstromeinlass 34 diametral gegenüberliegend angeordnet ist.
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Das Filterelement 24 ist als Hohlzylinder mit einem Boden 40 ausgeführt und weist eine Filterschicht 41, die in der Regel aus einem Faservlies, beispielsweise einem Glasfaservlies gebildet sein kann, auf. Gezeigt ist weiterhin ein zylindrisches Lochblech 42, das der mechanischen Stabilisierung dient. Das Filterelement ist in Richtung des Rohrschnitts 32 durch ein Deckelelement 43 begrenzt. Auf der dem Filterkopf 26 abgewandten Seite des Filtergehäuses 22 ist ein Auslass 44 vorgesehen.
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Die beiden Figuren verdeutlichen weiterhin den Strömungsweg des zu reinigenden und des gereinigten Gases, dargestellt durch Pfeile. Der zu reinigende Gasstrom gelangt durch den Gasstromeinlass 34 und dem Rohrabschnitt 32 in das Filterelement 24 und durchströmt dieses, wobei sich Flüssigkeitströpfchen aufgrund verschiedener Effekte im Filtermaterial sammeln, koagulieren und schließlich nach unten zur Ableitung durch den Auslass 44 aus dem Gehäuse fließen. Der gefilterte Gasstrom dagegen steigt im gezeigten Beispiel parallel zur Rohrabschnittslängsachse X-X nach oben in Richtung des Filterkopfs 26 auf und wird durch den Gasstromauslass 38 aus dem Filter abgeleitet.
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2 verdeutlicht, warum die Leistungsausbeute derartiger Filter nur unzureichend ist. Erkennbar sind durch Pfeile und Symbole angedeutete Turbulenzen 33, die insbesondere auch durch die relativ starke Umlenkung des Gasstroms um etwa 90° vom Einlasskanal 36 in den Rohrabschnitt 32 hinein begründet sind. Weiterhin ist erkennbar, dass der zu reinigende Gasstrom im Wesentlichen parallel zur Rohrabschnittslängsachse X-X durch das Filterelement 24 strömt.
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3 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsvariante eines Strömungsleitkörpers 60 in perspektivischer Darstellung, wobei 4 die Anordnung des Strömungsleitkörpers 60 im Filterkopf 26 veranschaulicht. Erkennbar ist, dass der Strömungsleitkörper 60 in ein Filtergehäuse 22 eingesetzt ist, dass dem üblichen Filtergehäuse 22 nach dem Stand der Technik im Wesentlichen entspricht. Das Filterelement 24, das als Hohlzylinder ausgebildet ist, bleibt unverändert. Dichtungselemente 30 dichten den Strömungsleitkörper 60 im Filtergehäuse 22 ab, wodurch sich ein Einströmraum 62, in den der Gasstromeinlass 34 mündet, und ein Filtergehäuseinnenraum 64, an den sich der Gasstromauslass 38 anschließt, ausbilden.
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Der Filterkopf 26 weist eine ovale kopfseitige Deckelfläche 25 auf, die mit einem ebenfalls ovalen Außenumfang des Strömungsleitkörpers 60 korrespondiert.
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Der Strömungsleitkörper 60 kontaktiert mit seinem Rohrabschnitt 32 das Filterelement 24. Hierzu ist eine entsprechende Aufsetznut 66 ausgebildet.
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Weiterhin sind Rastnasen 68 erkennbar, die am Außenumfang des Rohrabschnitts 32 angeordnet sind. Diese Rastnasen 68 hintergreifen einen Hinterschnitt im Filterkopf 26, um so den Strömungsleitkörper 60 in seiner Position zu halten.
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Insbesondere 3 zeigt eine Leitwand 70 die in Strömungsrichtung hinter dem Einlasskanal 36 angeordnet ist und auf die zumindest ein Teilstrom des Gasstroms trifft. Die Leitwand 70 verschließt den Rohrabschnitt 32 zumindest bereichsweise, sie bewirkt insbesondere eine Umleitung des einströmenden Gasstroms, wie auch die 5 und 6 verdeutlichen.
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Bezogen auf die Rohrabschnittslängsachse X-X ist unterhalb der Leitwand 70 ein Fenster 46 angeordnet, durch das der Gasstrom in einen Rohrabschnittinnenraum 72 geleitet wird.
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Die Leitwand 70 ist in Bezug auf die Einlasslängsachse Y-Y in Strömungsrichtung des Gasstroms schräg aufsteigend angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leitwand 70 weiterhin konvex ausgeführt, wodurch die Steigung in Strömungsrichtung zu Beginn stärker ist, als im weiteren Verlauf der Leitwand 70.
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Die Leitwand 70 weist zusätzlich einen Kurvenverlauf auf. In Bezug auf die Einlasslängsachse Y-Y steigt die Leitwand 70 von ihrem Fußbereich ausgehend zunächst in eine von der Einlasslängsachse Y-Y wegweisende Richtung an und verläuft dann im Wesentlichen parallel zum Außenumfang des Strömungsleitkörpers 60 kurvenförmig.
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Die Leitwand 70 ist schräg im Raum angeordnet, so dass sie zum Fenster 46 hin abfällt, sie liegt also schräg in Querrichtung zur Einlasslängsachse Y-Y. Der auf die Leitwand 70 auftreffende Gasstrom wird somit aufgrund der in Strömungsrichtung aufsteigenden Schräge nach oben, aber gleichzeitig aufgrund der Schräglage der Leitwand in Bezug auf die Einlasslängsachse Y-Y zum Fenster 46 hin geleitet. Insbesondere die 5 und 6 verdeutlichen diesen Strömungsverlauf und die dadurch entstehende zirkulierende Strömung.
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Eine Trennwand 74 verläuft im Wesentlichen parallel zur Einlasslängsachse Y-Y und im Bezug auf die Rohrabschnittslängsachse X-X unterhalb der Leitwand 70. Auch die Trennwand 74 verschließt in Strömungsrichtung den Rohrabschnitt 32. Das Fenster 46 ist somit in Bezug auf die Rohrabschnittslängsachse X-X zwischen der Leitwand 70 und der Trennwand 74 angeordnet.
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Gemäß der Ausführungsvariante gemäß 3 sind im Randbereich des Fensters 46, in etwa parallel zur Rohrabschnittslängsachse X-X verlaufende Einsatznuten 76 vorgesehen. Erfindungsgemäß kann in diese ein nicht gezeigtes austauschbares Bauteil eingesetzt werden, mit dem die Größe und die Form des Fensters 46 variierbar ist.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß den 5 und 6 befindet sich zwischen der Leitwand 70 und der Trennwand 74 eine Verbindungswand 78, in die das Fenster 46 eingelassen ist. Die Verbindungswand 78 erstreckt sich von der Leitwand 70 zur Trennwand 74.
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Aus den 5 und 6 wird weiterhin deutlich, wie der Gasstrom durch das Fenster 46 in den Rohrabschnittinnenraum 72 geleitet wird. Zunächst strömt der Gasstrom entlang der Einlasslängsachse Y-Y und wird innerhalb des Einströmraumes 62 durch die Leitwand 74 in verschiedene Anteile oder Teilströme aufgeteilt. Die Leitwand 70 leitet einen Teilstrom zunächst in Strömungsrichtung aufwärts entlang der Schräge und anschließend wieder abwärts in das Fenster 46 hinein. Ein anderer Teilstrom des Gasstroms, der an der Leitwand 70 vorbei strömt, gelangt mehr oder weniger auf direktem Weg zum Fenster 46. Aufgrund der ovalen Form der Deckelfläche 25 bzw. der sich daran anschließenden Deckelflächenseitenwand 80 erfährt der Gasstrom einen Impuls, der ihn zurück in Richtung der Einlasslängsachse Y-Y und schließlich in das Fenster 46 hinein treibt. Dadurch, dass der Gasstrom einen Rotationsimpuls bekommt, strömt er spiralförmig entlang der Innenseite des Filterelements 24 in Richtung des Bodens 40 des Filterelements 24. Der Gasstrom durchströmt die Filterschicht 41 und gelangt zum Gasstromauslass 38.
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Die 7 und 8 verdeutlich nochmals den Verlauf der Leitwand 70 und die Anordnung des Fensters 46. Gut erkennbar ist der kurvenförmige Verlauf der Leitwand 70. Der untere, an die Trennwand 74 angrenzende Fußbereich der Leitwand 70 ragt in Draufsicht über die Einlasslängsachse Y-Y hinaus. Insbesondere in 8 ist erkennbar, dass die Leitwand 70 in ihrem Fußbereich in Strömungsrichtung derart konvex nach Art eines Buckels oder einer Kuppe ausgeführt ist, dass ein Anteil des Gasstroms nicht auf die Trennwand 70 und an dieser nach oben, sondern an dieser vorbei geleitet wird.
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Aus 8 wird auch deutlich, dass das Fenster 46 nicht in Flucht mit der Einlasslängsachse Y-Y verläuft, sondern schräg zu dieser angeordnet ist. Die Einlasslängsachse Y-Y und die Fläche des Fensters 46 schließen auf ihrer der Leitwand 70 abgewandten Seite einen Winkel ein, der größer 180° ist, insbesondere etwa 190° beträgt. Alternativ kann der Winkel aber auch geringer oder auch größer sein, je nach Anordnung und Ausführung der einzelnen Komponenten.
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Die Figuren machen deutlich, dass der Strömungsleitkörper 60 als austauschbares Bauteil gefertigt ist. Erfindungsgemäß ist eine Nutzung mit bereits gefertigten Filtergehäusen 22 und Filterelementen 24 nach dem Stand der Technik möglich. Der Strömungsleitkörper kann aber auch fest in den Filterkopf 26 integriert sein. Auch der Filterkopf 26 kann beispielsweise integraler Bestandteil des Filters 20 sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 99/30799 [0009]
- DE 10052524 A1 [0009]
- DE 102011016464 A1 [0015]
