DE3249151T1

DE3249151T1 - Fluidfilterungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3249151T1
Application number: DE823249151T
Authority: DE
Inventors: Robert W. 55122 Egan Minn. Wydeven
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1984-01-12
Anticipated expiration: 2002-10-29
Also published as: US4410427A; ZA827818B; IT1153328B; GB2119672B; AU1014283A; FR2515526A1; US4589983A; GB2119672A; AU548875B2; JPS58501808A; CA1169362A; BR8207950A; DE3249151C2; IT8224014A0; GB8317374D0; FR2515526B1; WO1983001582A1

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluid-Filtervorrichtungen und im einzelnen auf solche Vorrichtungen, bei denen allgemein gewellte Filtermittel in Kombination mit ebenen Mitteln benutzt werden.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Erzeugung eines Fluidfilters wurde ein Versuch unternommen, um die Beladungskapazität maximal und gleichzeitig das Volumen des Filters selbst sowie seine Seiten- bzw. Anstrom-Geschwindigkeit minimal zu machen. Gleichzeitig ist es wünschenswert, den zum Abstützen des Filters erforderlichen Gehäuseaufbau zu vereinfachen oder zu eliminieren. Alle diese Faktoren müssen mit einem Blick darauf betrachtet werden, die Gesamtkosten auf einem Minimum zu halten.

Filter aus gefaltetem Papier mit festen Gehäusen sind lange die industrielle Norm für die meisten Filteranwendungen gewesen. Diese Filter erfordern jedoch relativ teure Gehäusegebilde und haben relativ kleine Filterdichten und Beladungskapazitäten.

Es wurden Versuche unternommen, um die Filterdichte und die BeIadungskapazität von Filterelementen zu vergrößern. Ein derartiger Filter ist-in dem US-Patent 2 322 548 von Sigmund beschrieben, wobei eine undurchlässige Tafelmatrix einen flachen bzw. ebenen Filterstreifen trennt, der zu einer zylindrischen Form gerollt ist. Die Filterung tritt auf, wenn das in die Eintrittsseite eintretende Fluid die inneren Wände unter einem rechten Winkel kreuzen muß, um aus der Auslaßseite auszutreten. Das US-Patent 2 210 397 von Dreiss benutzt ein ähnliches Orthogonalstrom-Filterpr in/.ip, in dom zwei St ro I fen aim hit woccnU leben flachem b/.w. ebenem Filterpapier mit; t;pozJ el 1 ,gestalteten oberen und unteren Platten zum Leiten von Luftstrom sorgfältig ausgerichtet v/erden. Das US-Patent 3 020 977 von Huppke et al führt das zusätzliche Merkmal von gewelltem Material zwischen flachen bzw. ebenen Streifen ein, obwohl das gewellte Material keine Filterfunktion

hat, sondern lediglich als ein Abstandshalter fungiert. In ähnlicher Weise wird bei dem US-Patent 2 397 759 von Sigmund ein gewelltes Glied als ein Abstandshalter angewendet. Keine dieser Vorrichtungen ist dazu in der Lage, die erwünschte große Filterdichte zu erreichen, und zwar wegen der Verwendung von Materialien, die lediglich eine bauliche statt sowohl eine bauliche und eine Filterfunktion haben.

Die vorliegende Erfindung erkennt den Wert eines orthogonalen Filterstroms, während sichergestellt wird, daß jedes Element des Filters eine bauliche und eine filternde Funktion ausübt, statt nur die eine oder die andere Funktion zu haben. Somit werden nach der vorliegenden Erfindung das erwünschte Resultat maximaler Festigkeit und Filterdichte bei Reduzierung der Anstrom-Geschwindigkeit und der Kosten erreicht.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform auf einen zum Entfernen von Partikelstoff bestimmten Fluidfilter gerichtet, der eine Rolle aus im wesentlichen flachem bzw. ebenem Filtermittel und eine Rolle aus gewelltem Filtermittel enthält, wobei diese Rollen zum Bilden einer zusammengesetzten Rolle miteinander verschachtelt sind, so daß sich abwechselnd gewellte und ebene Schichten des Mittels in Berührung befinden, wodurch eine Mehrzahl von longitudinalen Nuten bzw. Kanälen gebildet wird, die sich von einem zum anderen Ende durch die Rolle erstrecken und die in zwei spiralförmigen Serien bzw. Reihen gebildet sind, von denen sich eine an jeder Seite des gewellten Mittels befindet, und Abdichtungsmittel enthält, die auf eine der spiraligen Serien von Nuten an einem Ende der zusammengesetzten Rolle und auf die andere der Serien der Nuten an dem anderen Ende der zusammengesetzten Rolle aufgebracht sind, so daß Fluid, welches in die übrigen offenen Nuten an einem Ende der Rolle eintritt, über die anderen Serien von offenen Nuten an dem anderen Enc^e austreten muß und hierdurch gefiltert wird.

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidfilter offenbart, der eine Oberseite, eine Un-

terseite, zwei Seiten und eine Vorderseite sowie eine Rückseite aufweist, wobei die Oberseite, die Unterseite und zwei Seiten fluidundurchlässig sind, wobei ferner ein Fluidfilter innerhalb der Seiten angeordnet ist und wobei das Element eine erste gewellte Schicht aus Filtermittel enthält,' deren eine Oberfläche sich in Kontakt mit der Oberseite befindet und deren Wellungen rechtwinklig zu den zwei Seiten des Filters verlaufen, und eine zweite gewellte Schicht aus Filtermittel enthält, deren eine Oberfläche sich in Kontakt mit der Unterseite befindet und deren Wellungen parallel mit den Wellungen der ersten Schicht ausgerichtet sind, und wobei ein mittleres Element aus Filtermittel zwischen den übrigen Seiten der ersten und zweiten Schichten angeordnet ist und sich in Kontakt hiermit befindet, wobei ferner die ersten, zweiten und mittleren Schichten zusammen eine Mehrzahl von rohrförmigen Kanälen bilden, die an der Vorder- und Rückseite offene Enden haben, und wobei zum Verhindern des hierdurch erfolgenden Eintretens und Austretens von Fluiden dienendes Abdichtungsmittel auf jede andere der Öffnungen der ersten und zweiten Schichten an der Vorderseite und auf die öffnungen an der Rückseite an den übrigen öffnungen, die zu der Vorderseite geöffnet sind, aufgebracht ist, so daß die Fluide, die in die unabgedichteten öffnungen in einer Seite des Filters eintreten, aus dem Filter an der anderen Seite eines unterschiedlichen Kanals austreten müssen.

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidfilter mit vier Seiten und einer Oberseite sowie einer Unterseite offenbart, der ein Paar von fluidundurchlässigen, planaren Gliedern in einer Abstandsbeziehung aufweist, ferner ein Filterelement, das an seinen oberen und unteren Seiten durch die planaren Glieder gebunden ist, wobei das Element ein Filterpaket enthält, das ein erstes gewelltes Filtermittel mit darüber verlaufenden longidutinalen Spitzen bzw. Erhebungen und Tälern bzw. Vertiefungen, eine auf der ersten Schicht befindliche zweite Schicht, die aus einem im wesentlichen flachen bzw. ebenen Filtermittel besteht, und eine sich auf der zweiten Schicht befindliche dritte Schicht hat, die aus gewelltem Mittel besteht und longitudinalo Spitzen bzw. Erhebungen) und Tiilor bzw.

fungen hat, die rechtwinklig zu den Wallungen der ersten Schicht ausgerichtet sind, wobei Abdichtungsmittel auf die ersten und zweiten Schichten an peripheren Rändern hiervon aufgebracht ist, die parallel zu der von den longitudinalen Wellungen der dritten Schicht bestimmten Achse verlaufen, um ein hierdurch erfolgendes Eintreten und Austreten von Fluid zu vermeiden, und wobei das Abdichtungsmittel auch auf die zweiten und dritten Schichten an den peripheren Rändern aufgebracht ist, die parallel zu der von den longitudinalen Wellungen der ersten Schicht bestimmten Achse verlaufen.

Entsprechend einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung kann der Filter in dem obigen Absatz zusätzliches Abdichtungsmittel enthalten / das zum Abblocken eines Hindurchtretens von Fluiden dient und auf die zwei angrenzenden Seiten des Filters aufgebracht ist, so daß nur die zwei verbleibenden unabgedichteten Seiten ein Hindurchtreten von Fluiden in den und aus dem Filter zulassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die spezifischen Ausführungsformen der Erfindung wurden zum Zwecke der Darstellung sowie Beschreibung ausgewählt und sind in 4en anliegenden Zeichnungen dargestellt, die einen Teil der Erfindung bilden. Es zeigen:

Figur 1 r in einer perspektivischen „Ansicht eine Ausführungsform eines zylindrischen Filters nach der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 rr eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 aus Figur 1,

Figur 3 - in einer Perspektive die teilweise auseinandergenommene Ausführungsform aus Figur 1, Figur 4 *- einen vergrößerten Teilabschnitt der Ausführungsform

aus Figur 1, ·

Figur 5 *■ eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 6 - eine Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 aus Figur 5,

Figur 7 - eine perspektivische Ansicht einer rechtwinkligen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 8 - eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform,

Figur 9 - eine Draufsicht einer in Figur 10 dargestellten Ausführungsform,

Figur 10 - eine perspektivische Ansicht einer Kreuz- bzw. Querstrom-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 11 - in einer vergrößerten fragmentarischen Perspektive die in Figur 10 dargestellte Ausführungsform und

Figur 12 - eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus Figur 10.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einem kommerziellen Fluid-Filter hoher Dichte/ der ohne Notwendigkeit zusätzlicher Gehäuseelemente einen großen baulichen Zusammenhalt hat.

Es wird auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen, in denen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In den Figuren 1 und 2 ist ein zylindrisches Filterelement 12 in einer typischen Anordnung dargestellt, wobei die Unterseite des Filters 12 auf einem Stütz- bzw. Grundglied 14 ruht, das an dem Fluid-Eintritt 16 der gefiltertes Fluid benötigenden Vorrichtung befestigt ist. Ein Bolzen 18 verläuft über die Länge des Elements 12 durch ein darin befindliches Mittenloch 20, und der Filter ist mittels einer Unterlegscheibe 22 und einer Flügelmutter 24 an dem Stütz- bzw. Grundglied 14 befestigt. Alternativ kann das Mittenloch 20 abgedichtet sein, und der Filter kann durch Klammern an dem Stütz- bzw. Grundglied befestigt sein.

Die Unterleg- bzw. Dichtungsscheibe 22 sollte von einem Abdichtungstyp sein und vorzugsweise aus einem Gummi- oder Kunststoffmaterial bestehen, damit ankommendes Fluid daran gehindert wird, den Filter im Bypass durch das Loch 20.zu umgehen, welches über die Länge des Filterelements verläuft. Das Stütz- bzw. Grundglied 14 enthält ein napfförmiges Reduktionsteil· 15 und einen ebenen Abschnitt 17, um mit dem unteren Rand des Filters in Eingriff zu treten, der vorzugsweise eine Dichtung 19 für einen fluiddichten

Eingriff des Filters und des Grundgliedes enthält. Von dem "bcnen Abschnitt 17 erstreckt sich vertikal ein zylindrischer Abschnitt 21, der vorzugr.wniso eilt; eint! Führung für ein sicherer, !'!insel /cn de η I·'13 Leru und zum iächüL/eii de:;;.;clben geejenüber Steinen und anderem Schutt bzw. Schinutz benutzt wird. .

Es ist festzustellen, daß der Fluid-Eintritt in diese Vorrichtung durch Pfeile 26 dargestellt ist sowie am oberen Ende hiervon vorliegt und daß der Fluid-Austritt des Filters am unteren Ende durch Pfeile 28 dargestellt ist. Der Filtervorgang erfolgt im Inneren des Körpers des Filters, wie es durch Pfeile 30 dargestellt ist/ wobei Einzelheiten hiervon erläutert werden, wenn im Zusammenhang mit einer weiteren Ausführungsform auf Figur 6 Bezug genommen wird.

Das Filterelement 12 enthält vorzugsweise ein undurchlässiges Sperrelement 32 (in Figur 2 dargestellt), das eine zylindrische Form hat und entsprechend bemessen ist, um darin den Körper des Elements 12 aufzunehmen. Die Aufgabe der Sperre 32 besteht hauptsächlich darin, ein Eintreten von ungereinigtem Fluid über die Seitenwände des Elements zu vermeiden, wodurch das Fluid in den durch Pfeile 26 dargestellten Strom geleitet wird. Die Sperre wird nicht für einen baulichen Zusammenhalt benötigt und kann deshalb aus einer Beschichtung aus Abdichtmaterial hergestellt sein, wie Urethan oder Silikonkautschuk oder Heißschmelzabdichtung (hot melt caulk), statt einer diskreten Faser oder Metall.

Figur 3 zeigt den Aufbau des Filters in einem teilweise auseinandergerollten Zustand. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Schichten von Filtermedien aufeinander angeordnet und zusammengerollt. Die erste Schicht 34 ist ein im wesentlichen flaches bzw. ebenes Filtermittel. Die zweite Schicht 36 ist vorzugsweise aus einem ähnlichen Filtermittel hergestellt; es ist jedoch vorzugsweise gewellt, so daß es eine Mehrzahl von seitlich aneinandergrenzenden Erhebungen und Vertiefungen hat, die vorzugsweise zu einer Sinusform gestaltet sind. Die Schicht 36 des Mittels kann auch gewellt sein und eine abweichende Konfiguration haben, wie eine Dreiecks- oder Trapezform oder dergleichen, wobei jedoch die

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Sinusform die erzielbare Filteroberfläche maximieren dürfte, so daß die Beladungskapazität hierdurch vergrößert wird. Die zwei Schichten der Filtermittel 34 und 36 sind einander so benachbart, daß es beim Rollen zu einer zylindrischen Form zwecks Erzeugens einer zusammengesetzten Rolle so aussieht, als ob der Filter aus abwechselnden Schichten der Mittel besteht, die spiralig einwärts zum Zentrum verlaufen. Es ist bevorzugt, daß die Schicht 34 die äußerste Schicht der Verbundrolle darstellt; dieses ist jedoch für die Betriebsweise der Erfindung nicht wesentlich.

Bei dem bevorzugten Aufbau befindet sich ein Wulst aus Dichtungsmittel, wie Leim bzw. Klebstoff 38, zwischen der Schicht 34 und einer Seite 36a der Schicht 36. Wenn die beiden Schichten zusammengebracht werden, wird eine Reihe von hohlen Nuten oder Kanälen 40 gebildet, die von der Schicht 34 und der Seite 36a begrenzt sind. Die Nuten können rohrförmig mit verschiedenen Querschnitten ausgebildet sein. Der Klebstoff 38 wirkt wie ein Dichtungsmittel am Umfangsrand, wo er vorzugsweise angeordnet wird, und führt dazu, daß der Kanal 40 gegen das Eintreten oder Austreten von Fluid an diesem Ende abgedichtet wird.

Ein zweiter Wulst von Klebstoff oder Abdichtungsmaterial 42 wird zwischen die Seite 36b der Schicht 36 und die Schicht 34 in Richtung des Umfangsrandes des übrigen Endes des Filters gebracht. Wenn die Schicht 34 und die Seite 36b zusammengebracht werden, wird ein zweiter Satz von rohrförmigen Kanälen 44 gebildet. Die Enden derselben sind durch den Wulst 4 2 so abgedichtet, daß das Fluid an diesem Ende nicht in die Kanäle 44 eintreten oder aus diesen austreten kann.

Der Filter wird dadurch vervollständigt, daß die Schichten zusammengerollt werden und der Abdichtungswulst erstarren bzw. sich verfestigen kann. Der Wulst 4 2 ist in Figur 3 so dargestellt, als würde er vor d<mi '/,uv.timwrAit Ιπίι-h »Ifi fi«<b 1'*I»f ^n pi pn|ic 1 m«n <»ηΠ nicht da:s Ausbreiten und Füllen zeigen, das zu dieser Zeit auftritt.

Bei dem Filtervorgang kann das an einem Ende in den Filter ein-

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tretende Fluid nur in den offenen Kanal (entweder 40 oder 44, was von dem Ende abhängt) eintreten, und o.^c; muß aun don NuJ on bzw. KanHifcUi ctunt» .o. t .tm, die an dem anderen Knde de:i Filters offen sind. Während dieses Vorgangs erfolgt die Filterung, wenn sich das Fluid in einer Richtung fortbewegen muß, die im wesentlichen rechtwinklig zu seiner Eintrittsrichtung verläuft, und dann auf seinem Wege zu einem Kanal mit einem offenen Ende durch eine Seitenwand entweder des gewellten Mittels 36 oder des ebenen Mittels 34 gelangt. Es ist festzustellen, daß alle Elemente des Filtersmittels eine Filterfunktion ausüben und nicht bloß für bauliche Zwecke benutzt werden.

Wenn es erwünscht ist, eine feste Bindung zwischen den Erhebungen und Vertiefungen der Schicht 36 sowie der Schicht 34 sicherzustellen, kann die zusammengesetzte Rolle ynter Wärme und Druck hergestellt werden, so daß die Schichten an Berührungspunkten aneinander ankleben, oder es kann alternativ Klebstoff zu den Erhebungen hinzugefügt werden, um eine gute Bindung sicherzustellen. Es ist jedoch kein Problem, daß eine solche Bindung für Filterzwecke vorhanden ist, weil Fluid,das zwischen den Schichten hindurchlecken könnte, dennoch durch eine Schicht hindurchtreten muß, urn aus dem Filter auszutreten. Die Bindung unterstützt nur die baulichen Aspekte des Filters,.

Als Alternative zum Aufbringen der Wülste 38 und 42 ist es.möglich, die beiden Schichten der Mittel zu einer zusammengesetzten Rolle zu rollen und Abdichtungsmaterial, wie heißschmelzenden Klebstoff mittels einer Klebstoffpistole, in die geeigneten Kanalenden, wie.die obigen, einzuspritzen.

Eine alternative Ausführungsform ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Diese Ausführungsform arbeitet im wesentlichen in derselben Weise wie die erste Ausführungsform. Sie ist jedoch aus Beguemlichkeitsgründen zu einer rechtwinkligen Form aysgebildet. In Figur 5 ist ein Filterelement 112 dargestellt, das eine Oberseite 114, einen Boden (nicht dargestellt), zwei Seiten 116 sowie 118 und eine Vorderseite 120 sowie eine Rückseite 122 hat. Die Seiten 116, 118 und die Oberseite sowie die Unterseite sind aus

einer Sperre aus fluidundurchlässigem Material hergestellt, wobei es sich entweder um planare Glieder aus einem festen Baumaterial, wie Faserplatte, Kunststoff oder Metall, oder alternativ um eine Beschichtung aus einem Fluiddichtungsmaterial handelt, das in einer flüssigen Form aufgebracht wird und härten kann. Bei dieser Ausführungsform sind Schichten aus gewellten Filtermitteln 124 mit im wesentlichen ebenen Mitteln 126 abgewechselt, wodurch ein schichtenartiger Aufbau erzeugt wird. Die Mini'malerfordernisse für einen solchen Filter sind gemäß Darstellung die fluidundurchlässigen Wände und zumindest eine Schicht des gewellten Filtermittels plus die Endabdichtung gemäß nachfolgender Erläuterung. Der Schichtenaufbau der abwechselnden Schichten erzeugt zwei Reihen von rohrförmigen Nuten oder Kanälen 130 und 132, wobei sich an jeder Seite der gewellten Filtermittel 124 eine Reihe befindet. Ein Abdichtungsmittel, wie ein heißschmelzender Klebstoff oder dergleichen, wird an dem vorderen Ende 120 für jede Schicht der Filtermittel zu den Kanälen 132 hinzugefügt. Das Abdichtungsmittel kann durch Einspritzen oder wie zuvor bei der ersten Ausführungsform dadurch aufgebracht werden/ daß ein Wulst aus Abdichtungsmittel an dem vorderen Rand 120 auf das Filtermittel aufgelegt wird. Die Kanäle 130, die nicht an der Vorderseite 120 abgeblockt sind, werden in einer ähnlichen Weise an der Rückseite 122 abgedichtet. Figur 6 zeigt in einem Querschnitt das an den Kanälen 132 angebrachte Abdichtungsmittel 133 und das an den Kanälen 130 angebrachte Abdichtungsmittel 131 an entgegengesetzten Seiten des Filters.

Ein mögliches Strömungsmuster ist durch Pfeile 136 dargestellt, wobei das Fluid in die Kanäle 130 eintritt, durch die gewellte Schicht 124 des Mittels hindurchtritt und aus den Kanälen 132 an dem anderen 'Ende austritt. Alternativ kann das Fluid aufwärts und abwärts über die ebene Schicht 126 des Mittels gelangen und über einen angrenzenden Kanal über oder unter dem Eintrittskanal austreten. '

Wenn Fluide durch eine Wandung des Mittels gelangen, tritt eine Filterung auf, und Part i kolnlof f wirrt in f1«.'in MHtO «olhfii. eufrj"-nommen. Da dieses Aufnehmen die Seitengeschwindigkeit an dem

Punkt vergrößert, neigt der Partikelstoff dazu, an anderen Punkten längs der Wandungen gesammelt zu werden, wodurch der Partikelstoff über den gesamten Filter gleichförmig verteilt wird, bis er vollständig beladen ist.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 7 und 8 der Zeichnungen dargestellt. Diese Ausführungsform sieht einen rechtwinkligen Fluidstrom vor, wie es in Figur 7 dargestellt ist, wobei ein Filterelement 212 einen Fluideintritt an der Seite 214 gemäß der Darstellung durch Pfeile 216 ermöglicht und wobei der Ausfluß an der Seite 218 gemäß der Darstellung durch Pfeile 220 auftritt. Das Filterelement 212 enthält vorzugsweise eine fluidundurchlässige, entsprechende ober- und unterseitige Wand 222 sowie 224. Zwei angrenzende Seitenwände 226 und 228 sind auch vorgesehen.

Zwischen den zuvor genannten vier Wänden ist die Schichtenfolge der zu einem Filterpaket 230 geformten Filtermittel angeordnet, die am klarsten aus einer auseinandergezogenen Ansicht gemäß Figur 8 ersichtlich sind. Die Wände 222-228 sind vorzugsweise grosser als das Filterpaket 230 ausgebildet, um ein Teilgehäuse für den Filter zu bilden, was einem direkten Strom hilft. Die Wände erstrecken sich über das Filterpaket hinaus und bilden ein Teilgehäuse um die Seiten 214 und 218. Eine Unterteilungs- bzv/. Trennwand 232 ist vorzugsweise zwischen den oberseitigen sowie unterseitigen Wänden 222 und 224 und einem Eckenrand 215 des Filterpakets 230 unter einem Winkel von vorzugsweise 135 Grad in bezug auf eine Seite des Filterpakets angeordnet, wobei ein Rand des Teilers an dem Rand 215 anliegt, welcher als Schnittstelle angrenzender Seiten des Filterpakets 230 bestimmt ist. Dieser Unterteiler dient zum klaren Trennen der einlaß- und auslaßseitigen Ströme.

Aus Figur 8 ist die bevorzugte Reihenfolge der Filterelemente ersichtlich. Das Filterpaket 230 enthält zumindest eine gewellte Schicht des Filtermittels 234, eine auf der Oberseite der Schicht 234 angeordnete ebene Schicht des Filtermittels 236 und eine auf der Oberseite der Schicht 236 befindliche dritte Schicht aus gewelltem Filtermittel 238, wobei die Wellungen der Schichten 238 und 234 im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen. Die

Ausrichtung kann auch kleiner als 90 Grad sein und dennoch das erwünschte Resultat hervorrufen, wobei jedoch die Herstellung komplizierter wird. Die Kombination von ebenen und gewellten Blättern des Mittels erzeugt hohle Kanäle oder Nuten bzw. Rinnen. Ein Abdichtungsmittel wird in der nachfolgenden Weise zu den Nuten hinzugefügt, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Entgegengesetzte Ränder 240 und 242 längs der Schicht 234 werden mit einem fluidündurchlässigen Sperrmaterial beschichtet, das das Eintreten oder Austreten von Fluiden durch diesen Stoff verhindert. Das Abdichtungsmaterial wird am Rand 244 aufgebracht, um an beiden Seiten der Schicht 234 Kanäle zu verschließen. Das Aufbringen von Dichtungsmittel kann auch in der gleichen Weise durchgeführt werden/ wie es hier für die vorherigen Ausführungsformen erläutert wurde.

An der Schicht 238 werden die Ränder 246 und 248 in der gleichen Weise wie die Ränder 240 und 242 abgedichtet. In ähnlicher Weise werden die Kanäle an beiden Seiten des Blattes 238 längs des Randes 250 in der gleichen Weise wie diejenigen des Randes 244 abgedichtet. Diese Abdichtungsreihenfolge wird jedoch für viele erwünschte Schichten wiederholt, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Die ebene Schicht 236 kann oder kann nicht abgedichtet werden, wenn die entsprechenden Ränder der gewellten Schichten 234 und 238 abgedichtet sind. Es ist wahrscheinlich, daß die Schicht 236 an ihrem Umfangsrand zusammen mit ihren angrenzenden gewellten Schichten aus rein praktischen Gründen bezüglich der Größe abgedichtet wird, wobei jedoch keine Notwendigkeit für das Abdichtungsmittel besteht, da das Fluid nicht in einem praktischen Maße durch den Filter über diesen Rand gelangt.

Der erzeugte· Strom ist durch Pfeile 252 dargestellt, wobei das Fluid beispielsweise in den Kanal 254 eintritt, an einem Ende durch das Dichtungsmittel abgeblockt -isj't und nustroten muß, ineV-m es durch eine Schicht 234 gelangt, die zwischen zwo 1 Schichten von gewelltem Filtermittel ruht. Das Fluid kann dann durch einen Kanal 256 austreten/ der rechtwinklig zu dem Kanal 254 ausgerichtet ist. Somit verlaufen die Eintritts- und Auslaßströme rechtwinklig, ohne daß eine Notwendigkeit für zusätzliche Gehäusevor^-

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richtungen zum Erreichen dieser Strömungsumrichtung bzw. -umlenkung besteht.

files jf'i'jui au Ί , 1 ο mtu 11 <iTi 't-.nhn i tut ttitto K/ euzjif. r.Oiii~Auijf uJiifuiKj:-.;-form dieser Erfindung. Figur 9 zeigt in einer schematischen Form mittels der Pfeile 310 den Fluidstrom innerhalb des Filterelements 312. Bei dieser Ausführungsform kann das Fluid durch zwei gegenüberliegende Seitenwände eintreten und rechtwinklig in jeder Richtung als Filterfluid durch die übrigen Seitenwände austreten.

Figur 10 zeigt die Lage der Schichten des Filtermittels relativ entsprechend zu den oberseitigen und unterseitigen Fluid-Sperren 314 und 316. Es ist bevorzugt, die oberen und unteren Sperren größer als das Filterpaket zu machen, um ein Mittel zum Leiten des Luftstroms in dem Filter vorzusehen. Vier Unterteilungs- bzw. Trennwände 318 sind zwischen den oberen und unteren Sperren 314 und 316 unter einem Winkel von 135 Grad und in Anlage mit jeder Ecke des Filterpakets in einer ähnlichen Weise wie die Wand 232 in Figur 7 eingesetzt, mit dem Unterschied, daß hier die Trennwände an allen vier Rändern des Paketes angewendet sind, wie es in der Figur dargestellt ist. Diese Wände eliminieren die Notwendigkeit für ein separates Gehäuse zum Trennen des Fluid-Einlasses und -Auslasses.

Der Aufbau.bzw. die Gruppierung der Schichten des Filtermittels bei dieser Ausführungsform ähnelt demjenigen, wie er in der vorherigen Ausführungsform in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist, mit dem Unterschied bezüglich der nachfolgend erläuterten Punkte.

Dieses Filterpaket 320 ist in Figur 11 in einer vergrößerten fragmentarischen Perspektive und in Figur 12 in einer auseinandergezogenen Perspektive dargestellt. Das Filterpaket 320 ist vorzugsweise rechtwinklig und hat vier Seiten 311, 313, 315 und 317, wobei keine dieser Seiten bezüglich eines Eintretens oder Austretens von Fluiden vollständig abgedichtet ist.

Wie bei der vorherigen Ausführungsform sind eine erste Schicht

von gewelltem Filtermittel 322/ eine zweite Schicht von im wesentlichen ebenem Mittel 324 und eine dritte Schicht von gewelltem Mittel 326 vorhanden, dessen Wellungen rechtwinklig zu denjenigen der Schicht 322 ausgerichtet sind.

Die Ränder und Kanäle des Filterpakets sind wie folgt abgedichtet. An der Seitenwand 311 sind die Nuten oder rohrförmigen Kanäle der gewellten Schicht 322 des Mittels unabgedichtet geblieben. Die Schicht 326 (und wahlweise 324) ist am Rand 311 mit Dichtungsmaterial 340 beschichtet oder injiziert, um ein Eintreten oder Austreten durch diese freiliegenden Seiten der Kanäle zu vermeiden. Bezüglich der Einzelheiten siehe Figur 11. Die Reihenfolge der Abdichtung am Rand 311 wird so oft wiederholt, wie Schichten vorhanden sind. An der zur Seite 311 gegenüberliegenden Seite 315 wird genau dasselbe Abdichtungsmuster aufgebracht, so daß die von den Schichten 322 und 324 gebildeten Kanäle zu beiden Seiten 311 und 315 hin offen sind.

An der Seite 317 ist die Schicht 322 gemäß Darstellung längs ihres Randes abgedichtet, so daß kein Fluid durch diesen Abschnitt der Schicht und wahlweise längs der angrenzenden ebenen Schicht 324 eintreten oder austreten kann. Die gewellte Schicht 326 des Mittels ist an diesem Ende in bezug' auf die von den Schichten 326 und 324 gebildeten Kanäle unabgedichtet.

An der Seite 313 wird genau dieselbe Abdichtungsausbildung angewendet, wie sie an der Seite 317 benutzt wird, so daß Nuten an jeder Seite der Schicht 326 an beiden Enden offen sind. Diese Abdichtungsreihenfolge wird für so viele Schichten des Filtermittels wiederholt, wie sie in diesem Paket vorhanden sind.

Wenn ein Filterpaket 320 zusammengesetzt wird, sieht es so aus, wie es in Figur 11 in einer vergrößerten Teilansicht dargestellt ist.

Ein mögliches Strömungsmuster für diesen Filter ist in Figur 10 dargestellt, wobei Pfeile 350 das Eintreten von Fluiden von zwei Seiten zeigen, während Pfeile 352 das Austreten der Fluide von

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den übrigen, zum Pfeil 350 rechtwinkligen zwei Seiten darstellen. Obwohl dieses Strömungsmuster vorgeschlagen wird, ist festzustellen, daß in Abhängigkeit von der Anwendung des Filters alternative Strömungsmuster· möglich sind. Zahlreiche Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind zusammen mit den Einzelheiten bezüglich des Aufbaues und der Funktion der Erfindung in der vorstehenden Beschreibung ausgeführt. Neue Merkmale derselben sind in den zugehörigen Ansprüchen herausgestellt. Die Offenbarung ist jedoch nur beispielhaft, und es können Detailänderungen, insbesondere bezüglich der Größe, der Form, des Aufbaues von Teilen, innerhalb des Prinzips der Erfindung in dem vollen Ausmaß vorgenommen werden, das in der breiten allgemeinen Bedeutung der Ausdrücke beabsichtigt ist, in denen die zugehörigen Ansprüche zum Ausdruck gebracht sind.

Claims

Donaldson Company, Inc., 1400 West 94th Street, Minneapolis, Minnesota 55431, USA Fluidfilterungsvorrichtung Patentansprüche

1. Fluidfilter zum Entfernen von Partikelstoff, gekennzeichnet durch

a) eine Rolle aus im wesentlichen ebenem Filtermittel;

b) eine Rolle aus gewelltem Filtermittel;

wobei die Rollen miteinander verschachtelt sind, um eine zusammengesetzte Rolle zu bilden, so daß sich abwechselnde Schichten von gewelltem und ebenem Mittel über ihre Oberflächen in gegenseitigem Kontakt befinden, wodurch eine Mehrzahl von transversalen hohlen Kanälen gebildet wird, die sich durch die zusammengesetzte Rolle von einem Ende zum anderen Ende erstrecken, wobei die Kanäle in zwei spiralförmigen Serien geformt sind und wobei eine Oberfläche des gewellten Mittels Teil einer Serie sowie die verbleibende Oberfläche Teil der anderen Serie von Kanälen sind;

c) auf eine der spiralförmigen Serien von Kanälen an einem Ende der zusammengesetzten Rolle aufgebrachtes Abdichtungsmittel zum Abblocken eines Eintretens und eines Austretens von Fluid von der Serie an dem Ende und

d) auf die andere der spiralförmigen Serien von Nuten an dem anderen Ende der zusammengesetzten Rolle aufgebrachtes Abdichtungsmittel zum Abblocken eines Eintretens und eines Austretens von Fluid von der Serie an dem anderen Ende.

2. Zylindrischer Fluidfilter zum Entfernen von Partikelstoff, gekennzeichnet durch

a) eJno zuHanimenycisctzte Rolle, die erste und zweite Enden und eine Liingfiacluie hat, wobei die Rolle einen ernten Streuen aua im wesentlichen ebenem Filtermittel und einen zweiten Streifen aus Filtermittel enthält, das zu einer im wesentlichen sinusförmigen Konfiguration geformt ist,

welche eine Serie von Spitzen bzw. Erhebungen und Tälern hzv/. V&ekiti£uny«<n hat , dj.o »ich parallel zu der Längsachse erstrecken, und wobei die ersten und zweiten Streifen in gegenseitigem Kontakt stehen und zu einer einwärtsspiraligen Verbundrolle aus abwechselnden, Streifenschichten geformt sind₇ wodurch zwei Serien von longitudinalen rohrförmigen Kanälen erzeugt werden, wobei eine Serie an jeder ■ Seite des zweiten Streifens gebildet ist; und b) zum Abblocken von Fluid dienendes Abdichtungsmittel, das auf eine der Serien der Kanäle an dem ersten Ende und auf die andere der Serien von Kanälen an dem zweiten Ende aufgebracht ist, so daß Fluid, das in die einen Serien von Kanälen an ihrem verbleibenden unabgedichteten Ende eintritt/ durch das Filtermittel gelangen und durch das verbleibende unabgedichtete Ende der anderen Serien austreten muß/ wodurch Partikelstoff dazu veranlaßt wird, in dem Filtermittel aufgenommen zu werden.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine

fluidundurchlässige Sperre, die die zusammengesetzte Rolle längs ihrer äußeren Oberflächen abdeckt, welche parallel zu der Längsachse verlaufen, so daß Fluide nur an den Enden des Filters in dieses eintreten und aus diesem austreten können.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre eine zylindrische Hülle ist, die so bemessen ist, daß sie den Filter aufnimmt und sich in Kontakt mit der äußeren Oberfläche desselben befindet.

5. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre ein Fluid-Abdichtungsmittel ist, das auf die äußere Oberfläche der zusammengesetzten Rolle aufgebracht ist.

6. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Mittel mit dem ebenen Mittel an Kontakt- bzw. Berührungspunkten verbunden bzw. verklebt ist, so daß Fluid nicht zwischen den Schichten hindurchgelangen kann.

7. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsmittel einen Wulst aus Abdichtungsstoff enthält, der nahe den Enden des Filters zwischen den Schichten abgelagert bzw. angeordnet ist.

8. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsmittel Stopfen enthält, die in die Kanäle an deren Enden eingesetzt sind.

9. Fluidfilter mit vier Seiten, gekennzeichnet durch

a) ein Paar von fluidundurchlässigen Elementen, in einer verteilten bzw. beabstandeten Lagebeziehung;

b) ein an seinen oberen und unteren Seiten mit den Sperrelementen zu verbindendes bzw. zu verklebendes Filterelement, welches ein Filterpaket enthält, das folgende Teile aufweist:

eine erste Schicht aus gewelltem Filtermittel mit einer Oberfläche von longitudinalen Spitzen bzw. Erhebungen und Tälern bzw. Vertiefungen,

eine sich auf der ersten Schicht befindliche zweite Schicht aus einem im wesentlichen ebenen bzw. glatten Filtermittel,

eine sich auf der zweiten Schicht befindliche dritte Schicht aus gewelltem Filtermittel mit einer Oberfläche von longitudinalen Spitzen bzw. Erhebungen und Tälern bzw. Vertiefungen, die rechtwinklig zu den Wellungen in der ersten Schicht ausgerichtet sind, wobei Abdichtungsmittel zum Verhindern eines hierdurch erfolgenden Fluid-Eintritts oder -Austritts auf die erste Schicht an Umfangsrändern hiervon aufgebracht ist, die parallel zu der von den longitudinalen Wellungen der ersten Schicht bestimmten Achse verlaufen, und wobei zum Verhindern eines hierdurch erfolgenden Fluid-Eintritts oder -Austritts dienende Abdichtungmnittol auf die dritte Schicht an dun Urnfangsrändern hiervon aufgebracht sind, die parallel zu der von den longitudinalen Wellungen der dritten Schicht bestimmten Achse verlaufen.

10. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterpaket vier Seitenwände hat und zum Abblocken eines Durchgangs

von Fluiden dienende Sperrmittel enthält, die auf zwei angrenzende Seitenwände des Filterpakets aufgebracht sind, so daß nur zwei verbleibende Seiten einen Durchgang von Fluiden in den und aus dem Filter zulassen.

11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmittel eine fluidundurchlassige Beschichtung enthält.

12. Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsmittel eine fluidundurchlassige Beschichtung enthält, die auf das Filterelement aufgebracht ist.

13. Filter nach Anspruch 10/ dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrmittel planare Glieder enthält/ die an den zwei angrenzenden Seitenwänden befestigt sind.

14. Filter nach Anspruch 9 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die fluidundurchlässigen Glieder über das Filterpaket hinausgehend erstrecken und zumindest ein Teiler- bzw. Trennglied enthalten, dessen einer Rand an der Schnittstelle von angrenzenden Seitenwänden anliegt, wobei sich die Teilerglieder zwischen den fluidundurchlässigen Gliedern und in Kontakt mit diesen befinden/ wodurch die Einlaß- und Auslaßseiten des Filters getrennt bzw. unterteilt werden.

15. Filter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand unter etwa 135 Grad in bezug auf jede der angrenzenden Seiten ausgerichtet ist, mit denen sie sich in Anlage befindet.

16. Fluidfilter, gekennzeichnet durch

a) obere und untere Wände, zwei Seiten und eine Vorderseite sowie eine Rückseite, wobei die oberen und unteren Wände und zwei Seiten fluidundurchlässig sind,

b) ein zwischen den zwei Seiten und den oberen sowie unteren Wänden-angeordnetes Filterpaket, das folgende Teile enthält; 1) eine erste gewellte Schicht aus Filtermittel, deren eine Oberfläche sich in Kontakt mit der Oberseite befindet

und deren Wellungen parallel zu den zwei Seiten des Filters verlaufen,

2) eine zweite gewellte Schicht aus Filtermittel, deren eine Oberfläche sich in Kontakt mit der Unterseite befindet und deren Wellungen parallel zu den Wellungen der ersten Schicht verlaufen,

3) ein mittleres Element aus Filtermittel, das sich zwischen den übrigen Oberflächen der ersten und zweiten Schichten und in Kontakt hiermit befindet,

wobei die ersten, zweiten und mittleren Schichten zusammen eine Mehrzahl von hohlen Kanälen bilden, die sich an den Vorder- und Rückseiten öffnende Enden haben, b) zum Verhindern eines Eintretens oder Austretens von Fluid dienendes Dichtungsmittel, das auf jede andere der Öffnungen der ersten und zweiten Kanäle an der Vorderseite aufgebracht ist, um hierdurch ein Ende eines jeden anderen Kanals zu verschließen, und das auf öffnungen an der Rückseite der Kanäle aufgebracht ist, die an der Vorderseite offen sind, um hierdurch jeden Kanal an einem seiner zwei Enden zu verschließen,

wodurch Fluide, die in unabgedichtete Kanalöffnungen in einem Ende des Filters eintreten, aus dem Filter über verschiedene Kanäle an dem anderen Ende austreten und hierdurch das Filtermittel durchlaufen müssen.

17. Filter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Element eine Schichtung aus abwechselnd mittleren Schichten aus gewelltem Filtermittel und im wesentlichen ebenem bzw. glattem.Filtermittel enthält, daß die Schichtung im wesentlichen ebene bzw. glatte Schichten als oberseitige und unterseitige Schichten des mittleren Elements hat und daß die Wellungen parallel zu den Wellungen der ersten Schicht ausgerichtet sind.

18. Filter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Seiten und die Oberseite sowie die Unterseite eine Beschichtung aus fluidundurchlässigem Material enthalten.

19. Filter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Seiten und die Oberseite sowie die Unterseite durch planare Glieder abgedeckt sind.

20. Filter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen eine allgemein sinusförmige Konfiguration haben.

21. Fluidfilter, gekennzeichnet durch

eine Mehrzahl von abwechselnden Schichten aus aufeinander angeordneten ersten und zweiten Streifen aus Filtermittel, wobei die erste Schicht des Mittels ein im wesentlichen ebener bzw. glatter Streifen ist und wobei die zweite Schicht des Mittels gewellt ist, um eine Serie von seitlich nebeneinanderliegenden Spitzen bzw. Erhebungen und Tälern bzw. Vertiefungen zu bilden, die sich longitudinal über die Seite des Mittels erstrecken, wobei die Schichten zusammen eine erste Serie von Nuten bzw. Kanälen zwischen den Tälern einer jeden zweiten Schicht und der ersten Schicht und eine zweite Serie von Nuten bzw. Kanälen zwischen den Erhebungen einer jeden zweiten Schicht und der hieran direkt angrenzenden ersten Schicht des Mittels bilden; und

zum Abblocken eines Eintretens und Austretens von Fluid dienendes Abdichtungsmittel, das auf die Enden der ersten Serie von Nuten bzw. Kanälen an einem Ende hiervon und auf die zweiten Serien von Nuten bzw. Kanälen an dem anderen Ende hiervon aufgebracht ist, so daß Fluide, die in eine der Serien von Nuten bzw. Kanälen an ihrem offenen Ende eintreten, den Filter durchlaufen müssen, bevor sie diesen verlassen.

22. Filter nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Wandmittel, die auf die äußeren Oberflächen des Filters aufgebracht sind, welche parallel zu den longitudinalen Nuten bzw. Kanälen verlaufen, und ein Eintreten oder Austreten von Fluiden von diesen Oberflächen verhindern.