DE102011114729A1 - Filter with a stack of filter elements - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter (1) mit einem Stapel (2) aus einer Mehrzahl von flächig ausgebildeten Filterelementen (3), welche jeweils wenigstens eine durch die Fläche des Filterelements verlaufende Strömungsöffnung (5) aufweisen, welche in jedem der Filterelemente (3) über Filterkanäle (8) auf wenigstens einer Seite (15, 16) des Filterelements (3) mit einem äußeren Umfang (9) des Filterelements (3) verbunden sind, mit einem Grundkörper (7), gegen welchen die Filterelemente (3) verspannt sind, und welcher wenigstens eine mit der Strömungsöffnung (5) korrespondierende Durchgangsöffnung (6) aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (2) auf der dem Grundkörper (7) abgewandten Seite eine Deckplatte (11) aufweist, welche den Stapel (2) dicht abschließt.The invention relates to a filter (1) with a stack (2) of a plurality of areal filter elements (3), each having at least one through the surface of the filter element extending flow opening (5), which in each of the filter elements (3) via Filter channels (8) on at least one side (15, 16) of the filter element (3) with an outer periphery (9) of the filter element (3) are connected to a base body (7) against which the filter elements (3) are braced, and which has at least one passage opening (6) corresponding to the flow opening (5). The invention is characterized in that the stack (2) on the side facing away from the main body (7) has a cover plate (11) which seals the stack (2) tightly.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter mit einem Stapel aus einer Mehrzahl von flächig ausgebildeten Filterelementen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Filters.The invention relates to a filter with a stack of a plurality of flat filter elements, according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art also relates to the use of such a filter.

Filter mit Filterelementen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Es kann sich bei solchen Filtern beispielsweise um Kraftstofffilter handeln, welche entweder im Bereich von Betankungsanlagen, insbesondere jedoch im Bereich von Fahrzeugen, welche durch den Kraftstoff angetrieben werden, angeordnet sind. Herkömmliche Filter werden häufig mit einem Filtermaterial ausgeführt, welches aus einer Art Gewebe oder Vlies besteht. Insbesondere bei hohen Drücken bzw. Druckdifferenzen des zu filternden gasförmigen oder flüssigen Fluids können dabei mechanische Beschädigungen des Filters auftreten. Im schlimmsten Fall werden Teile des Filtermaterials mit dem zu filternden Fluid fortgetragen und können an anderer Stelle, beispielsweise in einer Einspritzanlage, in einer Turbine zur Entspannung eines gasförmigen Brennstoffs oder dergleichen, zu erheblichen Beeinträchtigungen und Beschädigungen führen.Filters with filter elements are known from the general state of the art. Such filters may, for example, be fuel filters which are arranged either in the area of refueling installations, but in particular in the area of vehicles which are driven by the fuel. Conventional filters are often made with a filter material which consists of a type of fabric or non-woven. In particular, at high pressures or pressure differences of the gaseous or liquid to be filtered mechanical damage to the filter can occur. In the worst case, parts of the filter material are carried away with the fluid to be filtered and can lead to significant damage and damage elsewhere, for example in an injection system, in a turbine for relaxing a gaseous fuel or the like.

Dies gilt insbesondere bei Filtern, welche für mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge eingesetzt werden. Ungeachtet davon, ob der Wasserstoff in dem Verbrennungsmotor verbrannt oder in einer Brennstoffzelle umgesetzt wird, ist es bei Wasserstoff üblich, diesen unter vergleichsweise hohem Druck, beispielsweise in einem Druckgasspeicher mit einem Nenndruck von 700 bar, zu bevorraten, um mit vertretbarem Volumen des Druckgasspeichers eine vergleichsweise hohe Energiemenge speichern zu können. Bei der Betankung des Wasserstoffs treten dabei Drücke in der Größenordnung von bis zu 875 bar und Temperaturen in der Größenordnung von –40° C auf. Insbesondere bei solchen extremen Umgebungstemperaturen sind die Filter thermisch und mechanisch hoch beansprucht. Herkömmliche Filter mit Maschen, Geweben oder dergleichen können dann leicht versagen und Teile des Filters können in das System eindringen. Dies kann zu erheblichen Problemen führen. Schlimmstenfalls kommt es zu irreparablen Schäden an dem System.This applies in particular to filters which are used for hydrogen-powered vehicles. Regardless of whether the hydrogen is burned in the internal combustion engine or implemented in a fuel cell, it is usual for hydrogen to store it under comparatively high pressure, for example in a compressed gas reservoir with a nominal pressure of 700 bar, in order to maintain a reasonable volume of the compressed gas reservoir to store comparatively high amount of energy. When refueling with hydrogen, pressures of the order of magnitude of up to 875 bar and temperatures of the order of magnitude of -40 ° C. occur. Especially at such extreme ambient temperatures, the filters are thermally and mechanically highly stressed. Conventional filters with meshes, fabrics or the like can then easily fail and parts of the filter can penetrate the system. This can lead to significant problems. At worst, irreparable damage to the system occurs.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei den herkömmlichen Filtersystemen fertigungsbedingt an der Konstruktion Grate auftreten. Diese Grate müssen sehr aufwändig entfernt werden. Dies ist prozesssicher nur bedingt darstellbar. Dadurch kann es immer wieder zu einem Eintrag von Partikeln in das System während des Betriebs kommen, welche von bei der Endreinigung übersehenen und im Betrieb abbröckelnden Graten herrühren. Auch dies kann das System nachhaltig schädigen.Another problem is that in the conventional filter systems burrs occur due to production on the construction. These burrs have to be removed very expensive. This is process reliable only partially representable. This can lead to repeated entry of particles into the system during operation, resulting from burrs overlooked during final cleaning and crumbling during operation. This too can permanently damage the system.

Um dieser Problematik zu begegnen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Filter mit flächigen Filterelementen auszubilden, welche auf der Fläche geätzte Kanäle oder andersartige Strukturen aufweisen. Beim Stapeln der flächigen Elemente entsteht dann ein Filter, bei welchem ein Gas beispielsweise vom Äußeren der flächigen Elemente her zwischen die flächigen Elemente einströmt und dabei die Kanalstrukturen passiert und über eine im inneren der flächigen Elemente angeordnete Sammelöffnung wieder abgeführt wird. Die Kanalstrukturen mit ihrer charakteristischen Größenordnung stellen dann den eigentlichen Filter dar. Ein solcher Aufbau wird durch das US-Patent 4,726,900 beschrieben. Auch die darin eingebundene US 3,648,843 beschreibt einen solchen Filter. In der zweitgenannten Schrift sind dabei neben dem Ätzen auch andere Fertigungsmöglichkeiten genannt.To address this problem, it is known from the prior art to form filters with flat filter elements, which have etched channels or other structures on the surface. When stacking the sheet-like elements then creates a filter in which a gas flows, for example, from the exterior of the sheet-like elements forth between the sheet-like elements and thereby passes the channel structures and is discharged via a arranged in the interior of the sheet-like elements collecting opening again. The channel structures with their characteristic magnitude then represent the actual filter U.S. Patent 4,726,900 described. Also included in it US 3,648,843 describes such a filter. In the second-mentioned document, besides the etching, other production possibilities are mentioned as well.

In den beiden genannten US-Schriften sind die Aufbauten entsprechend komplex, da käfigförmige Spannelemente beziehungsweise Gehäuse, zwischen welchen die einzelnen Filterplatten verspannt sind, notwendig sind. Dies ist sehr aufwändig und benötigt einen vergleichsweise großen Bauraum, welcher bei komplexen Systemen, insbesondere in Fahrzeugen, so häufig nicht zur Verfügung steht.In the two US documents mentioned, the structures are correspondingly complex, since cage-shaped clamping elements or housings, between which the individual filter plates are braced, are necessary. This is very complex and requires a relatively large amount of space, which is often not available in complex systems, especially in vehicles.

Ein weiterer Nachteil besteht in der vergleichsweise eingeschränkten Möglichkeit, die Geometrie der Kanalstrukturen zu beeinflussen. Dadurch ist die maximale erzielbare Filterwirkung immer durch die gewählte Fertigungsmethode zum Erzeugen der Kanalstrukturen begrenzt. Dabei weisen die unterschiedlichen Fertigungsmethoden außerdem unterschiedliche Nachteile auf. Sie sind entweder sehr langsam, wie beispielsweise das Ätzen, oder hinterlassen unerwünschte Grate, wie beispielsweise ein Fräsen oder Schneiden, welche zu der oben bereits beschriebenen Problematik führen können. Geprägte Strukturen sind typischerweise in ihrer Maßhaltigkeit nicht sehr exakt und können nicht ausreichend fein dargestellt werden, um beispielsweise Filteröffnungen in der Größenordnung von 10 μm oder weniger zu realisieren.Another disadvantage is the comparatively limited possibility of influencing the geometry of the channel structures. As a result, the maximum filter effect that can be achieved is always limited by the selected production method for producing the channel structures. The different manufacturing methods also have different disadvantages. They are either very slow, such as etching, or leave unwanted burrs, such as milling or cutting, which can lead to the problem already described above. Embossed structures are typically not very accurate in their dimensional accuracy and can not be rendered sufficiently fine to realize, for example, filter openings on the order of 10 microns or less.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Filterelement beziehungsweise einen Filter mit einem solchen Filterelement anzugeben, welcher die oben genannten Nachteile vermeidet und schnell, einfach und hinsichtlich Größe und Struktur der Filterkanäle sehr flexibel in der Herstellung ist.The object of the present invention is now to provide a filter element or a filter with such a filter element, which avoids the disadvantages mentioned above and is fast, simple and very flexible in terms of size and structure of the filter channels in the production.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Filter mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben. Eine besonders bevorzugte Verwendung für einen solchen Filter ist im Anspruch 13 angegeben. Eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon beschreibt der abhängige Unteranspruch.According to the invention this object is achieved by a filter having the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous developments thereof are specified in the dependent claims. A particularly preferred use for such a filter is in Claim 13 specified. An advantageous development thereof describes the dependent subclaim.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht es also vor, dass der Stapel auf der dem Grundkörper abgewandten Seite eine Deckplatte aufweist, welche den Stapel dicht abschließt. Die erfindungsgemäße Deckplatte, welche den Stapel dicht abschließt, also nicht von Fluid durchströmt werden kann, ist besonders einfach und effizient im Aufbau. Außerdem ist sie sehr stabil und ermöglicht ein Verspannen des Stapels zwischen dieser sehr stabilen Deckplatte und dem Grundkörper. Auf aufwändige Bohrungen und Öffnungen im Bereich der Deckplatte kann verzichtet werden. Es reicht aus, wenn der Stapel beispielsweise um die Deckplatte herum von außen durch einen Medienstrom angeströmt wird. Im Inneren des Stapels kann der Medienstrom dann durch Strömungsöffnungen wieder abgeführt werden. Dadurch entsteht ein sehr einfacher und effizienter Aufbau, welcher platzsparend ausgeführt werden kann und darüber hinaus sehr stabil zu realisieren ist. Der erfindungsgemäße Filter kann so mechanischen und/oder thermischen Belastungen, wie sie beispielsweise bei der Betankung mit Wasserstoff unter hohem Druck bzw. hoher Druckdifferenz über dem Filter und bei niedrigen Temperaturen auftreten, sehr gut standhalten.The solution according to the invention therefore provides that the stack has a cover plate on the side facing away from the base body, which closes the stack tightly. The cover plate according to the invention, which closes the stack tightly, so that it can not be flowed through by fluid, is particularly simple and efficient in construction. In addition, it is very stable and allows a distortion of the stack between this very stable cover plate and the body. Elaborate holes and openings in the area of the cover plate can be dispensed with. It is sufficient if the stack, for example, flows around the cover plate from the outside through a medium flow. Inside the stack, the media stream can then be discharged through flow openings again. This results in a very simple and efficient construction, which can be designed to save space and is also very stable to implement. The filter according to the invention can thus very well withstand mechanical and / or thermal stresses, as occur, for example, when hydrogen is being filled with high pressure or high pressure difference across the filter and at low temperatures.

Durch eine einfache Variation der Stapelhöhe lässt sich der erfindungsgemäße Filter sehr leicht hinsichtlich seiner Filterwirkung und der von ihm erzeugten Druckdifferenz an die jeweiligen Bedingungen, welche benötigt werden, anpassen. Er ist also sehr leicht und einfach skalierbar, ohne dass dadurch der konstruktive Aufbau verändert wird.By a simple variation of the stack height, the filter according to the invention can be adapted very easily with regard to its filter effect and the pressure difference generated by it to the respective conditions which are required. It is therefore very easy and easy to scale, without changing the structural design.

Außerdem erlaubt der Filter eine sehr einfache Reinigung durch Rückspülen, also eine Umkehr der Strömungsrichtung, da dann in den Filterkanälen festgehaltene Stoffe und Partikel wieder aus dem Aufbau des Filters herausgespült werden.In addition, the filter allows a very simple cleaning by backwashing, ie a reversal of the flow direction, since then trapped in the filter channels substances and particles are flushed out of the structure of the filter again.

Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist es dabei vorgesehen, dass die Deckplatte über wenigstens eine Schraube mit dem Grundkörper verspannt ist, wobei die Schraube durch eine Öffnung in dem Stapel der Filterelemente verläuft. Diese Öffnung kann vorzugsweise nur für die Schraube vorgesehen sein und nicht von Medium durchströmt werden. Die Öffnung kann dann so ausgebildet sein, dass die Filterelemente passgenau von der Schraube gehalten werden, und zusammen mit der Deckplatte und dem Grundkörper durch die Schraube zu einer fasten Einheit verspannt werden. Durch den Einsatz der Schraube ist die Einheit jederzeit auch wieder demontierbar, sodass beispielsweise zu Reinigungszwecken und/oder zum Austausch von Filterelementen eine Demontage und danach eine erneute Remontage erfolgen kann.According to a particularly favorable and advantageous development of the filter according to the invention, it is provided that the cover plate is clamped by at least one screw to the base body, wherein the screw extends through an opening in the stack of filter elements. This opening may preferably be provided only for the screw and are not flowed through by medium. The opening may then be formed so that the filter elements are accurately held by the screw, and braced together with the cover plate and the base body by the screw to a fast unit. Through the use of the screw unit at any time can be disassembled again, so that, for example, for cleaning purposes and / or replacement of filter elements disassembly and then reassembly can take place.

In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung ist es ferner vorgesehen, dass die Deckplatte und/oder die Schraube eine strömungsoptimierte Form in der dem Grundkörper abgewandten Richtung aufweisen. Die Deckplatte alleine oder, entsprechend der oben beschriebenen Ausgestaltung, die Schraube und die Deckplatte zusammen oder jede für sich können eine strömungstechnisch optimierte Form aufweisen. Typischerweise wird der Filter nicht seitlich angeströmt, sondern aus Richtung der Deckplatte, wonach das Medium um die Deckplatte herum zu den Filterelementen strömt und seitlich durch diese in wenigstens eine Strömungsöffnung im Inneren der Filterelemente einströmt, um dann durch den Grundkörper abzuströmen. Die strömungsoptimierte Form der Deckplatte ermöglicht so einen Filter mit minimalem Druckverlust und ermöglicht einen sehr stabilen Aufbau, welcher in der Strömung sehr ruhig verharrt und nicht durch Strömungseffekte beispielsweise aufgeschaukelt und/oder in Vibrationen versetzt werden kann.In a very favorable and advantageous development, it is further provided that the cover plate and / or the screw have a flow-optimized shape in the direction away from the base body. The cover plate alone or, according to the embodiment described above, the screw and the cover plate together or individually may have a fluidically optimized shape. Typically, the filter is not flowed laterally, but from the direction of the cover plate, after which the medium flows around the cover plate to the filter elements and laterally flows through them in at least one flow opening in the interior of the filter elements, and then flow through the body. The flow-optimized shape of the cover plate thus allows a filter with minimal pressure loss and allows a very stable structure, which remains very quiet in the flow and can not be rocked by flow effects, for example, and / or vibrated.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung kann es ferner alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass der Stapel der Filterelemente sich in Richtung der dem Grundkörper abgewandten Seite hin verjüngt. Auch dieser Aufbau kann als Strömungsoptimierung gesehen werden. Die einzelnen Filterelemente werden in Stapelrichtung ausgehend vom Grundkörper dabei immer kleiner, sodass der Gesamtstapel sich entsprechend verjüngt und im Querschnitt typischerweise eine trapezförmige Gestalt annimmt. Auch dies kann die Anströmung der einzelnen Filterelemente, bei einer Strömung in Stapelrichtung auf den Grundkörper zu, deutlich verbessern.In a further very favorable embodiment, it can also be provided alternatively or additionally thereto, that the stack of filter elements tapers in the direction of the side facing away from the base body. This structure can also be seen as flow optimization. The individual filter elements are getting smaller in the stacking direction, starting from the base body, so that the total stack tapers correspondingly and typically assumes a trapezoidal shape in cross-section. This too, the flow of the individual filter elements, in a flow in the stacking direction to the body to improve significantly.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filters kann es außerdem vorgesehen sein, dass die Filterkanäle in Strömungsrichtung gebogen und/oder S-förmig verlaufen. Ein solcher in Strömungsrichtung gebogener oder S-förmiger Verlauf der Filterkanäle ist ideal geeignet, um beispielsweise faserartige oder stabförmige Partikel aus dem Fluid auszufiltern. Dieser Aufbau ist daher hinsichtlich der Filterwirkung besonders günstig und kann sehr vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Filter genutzt werden.In a further very favorable and advantageous embodiment of the filter according to the invention, it can also be provided that the filter channels are curved in the flow direction and / or run in an S-shape. Such a curved in the flow direction or S-shaped course of the filter channels is ideally suited to filter out, for example, fibrous or rod-shaped particles from the fluid. This structure is therefore particularly favorable with regard to the filter effect and can be used very advantageously in the filter according to the invention.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung ist es ferner vorgesehen, dass die Filterelemente sich in Strömungsrichtung in ihrem Querschnitt kontinuierlich und/oder in einer oder mehreren Stufen hinsichtlich Abmessung und/oder Querschnittsform ändern. Eine solche Änderung der Querschnittsabmessung und/oder der Querschnittsform beispielsweise in Stufen oder kontinuierlich in Strömungsrichtung jedes einzelnen Filterkanals kann ebenfalls zur Verbesserung der Filterwirkung beitragen. Unterschiedliche Schmutzpartikel reagieren auf unterschiedliche Querschnittsabmessungen und Querschnittsformen unterschiedlich. Durch eine Verwendung mehrerer Querschnittsformen im Bereich jedes einzelnen Filterkanals kann so eine verbesserte Filterwirkung erreicht werden.In a further very favorable embodiment, it is further provided that the filter elements in the flow direction in its cross section change continuously and / or in one or more stages in terms of dimension and / or cross-sectional shape. Such a change in the cross-sectional dimension and / or the cross-sectional shape, for example in steps or continuously in the flow direction Each individual filter channel can also contribute to improving the filter effect. Different dirt particles react differently to different cross-sectional dimensions and cross-sectional shapes. By using a plurality of cross-sectional shapes in the region of each individual filter channel, an improved filtering effect can be achieved.

In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filters ist es vorgesehen, dass die Filterkanäle durch wenigstens einen quer zur Strömungsrichtung des Fluids in den Filterkanälen verlaufenden Sammelkanal durchbrochen und zumindest teilweise miteinander verbunden sind.In a further very favorable and advantageous embodiment of the filter according to the invention, it is provided that the filter channels are penetrated by at least one transverse to the flow direction of the fluid in the filter channels extending collecting channel and at least partially connected to each other.

Die Verwendung eines solchen Sammelkanals, welcher quer zur Strömungsrichtung des Fluids in den Filterkanälen verläuft, kann insbesondere bei verstopften Filterkanälen für einen Druckausgleich und eine Ausgleichsströmung über andere Filterkanäle sorgen.The use of such a collecting channel, which runs transversely to the flow direction of the fluid in the filter channels, can provide for pressure equalization and a compensation flow over other filter channels, in particular in the case of clogged filter channels.

Außerdem können fasrige und stabförmige Partikel über einen solchen Sammelkanal sehr leicht abgefangen werden.In addition, fibrous and rod-shaped particles can be easily intercepted via such a collection channel.

Die besonders bevorzugte Verwendung eines Filters gemäß der Erfindung liegt dabei in der Filterung von Kraftstoffen in einem Fahrzeug. Insbesondere hier, wo teilweise mit sehr hohen Drücken und gegebenenfalls einer Belastung des Filters in thermischer und mechanischer Art ebenso wie durch Vibrationen, welche in dem Fahrzeug unvermeidlich sind, gerechnet werden muss, spielt der erfindungsgemäße Aufbau des Filters eine entscheidende Rolle. Die Filterelemente können hinsichtlich der Filterwirkung sehr variabel realisiert werden. Die Herstellung ist sehr prozesssicher und mit kurzen Fertigungszeiten und damit verbundenen geringen Herstellungskosten möglich. Damit kann sehr einfach und effizient ein sehr zuverlässiger Aufbau realisiert werden, welcher den oben genannten Belastungen problemlos standhält.The particularly preferred use of a filter according to the invention lies in the filtering of fuels in a vehicle. Especially here, where sometimes with very high pressures and possibly a load of the filter in thermal and mechanical nature as well as by vibrations that are unavoidable in the vehicle, must be expected, the structure of the filter according to the invention plays a crucial role. The filter elements can be realized very variable in terms of filtering effect. The production is very reliable and possible with short production times and associated low production costs. Thus, a very reliable structure can be realized very easily and efficiently, which easily withstands the above-mentioned loads.

Die endungsgemäßen Filter erlauben so trotz dieser schwierigen Bedingungen die ideale Filterung des Kraftstoffs. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Kraftstoff um einen gasförmigen Kraftstoff handelt, insbesondere um Wasserstoff, welcher bei Drücken von mehr als 300 bar gespeichert wird. Insbesondere beim Speichern von Kraftstoff in Druckgastanks, unter hohem Druck und typischerweise bei extrem niedrigen Temperaturen während der Betankung, spielt die Qualität und Stabilität des Filterelements beziehungsweise des Filters eine entscheidende Rolle. Insbesondere für diese Anwendung sind die Filter beziehungsweise Filterelemente gemäß der Erfindung besonders gut geeignet, da sie eine extrem feine Kanalstruktur der Filterkanäle mit einer hohen mechanischen und thermischen Belastbarkeit vereinen. Außerdem lassen sie sich sehr schnell, kostengünstig und hinsichtlich des Bauraums sehr klein realisieren, da aufgrund der sehr kleinen Kanalstrukturen sehr dünne flächig ausgebildete Bauteile, beispielsweise Folien mit einer Dicke von lediglich 50 μm, ausreichen. Um eine ausreichende Filterfläche zur Verfügung zu stellen, reichen dann einige derartige Folien beziehungsweise Scheiben als flächige Bauteile aus, sodass mit minimalem Bauraum eine maximale Filterwirkung erzielt werden kann.The filters according to the invention thus allow ideal filtering of the fuel despite these difficult conditions. This applies in particular when the fuel is a gaseous fuel, in particular hydrogen, which is stored at pressures of more than 300 bar. In particular, when storing fuel in pressurized gas tanks, under high pressure and typically at extremely low temperatures during refueling, the quality and stability of the filter element or filter plays a crucial role. In particular, for this application, the filter or filter elements according to the invention are particularly well suited because they combine an extremely fine channel structure of the filter channels with a high mechanical and thermal capacity. In addition, they can be realized very quickly, inexpensively and in terms of space very small, since due to the very small channel structures very thin areal components, such as films with a thickness of only 50 microns, sufficient. In order to provide a sufficient filter surface available, then some such films or discs are sufficient as flat components, so that a maximum filter effect can be achieved with minimal space.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Filterelements beziehungsweise Filters ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.Further advantageous embodiments of the filter element or filter according to the invention will become apparent from the remaining dependent subclaims and will be apparent from the embodiment, which will be described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform eines Filters; 1 a sectional view through a first embodiment of a filter;

2 eine mögliche Ausführungsform des Filterelements; 2 a possible embodiment of the filter element;

3 eine Detaildarstellung des Ausschnitts III aus 2; 3 a detailed representation of the section III 2 ;

4 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsform eines Filters; 4 a sectional view through a second embodiment of a filter;

5 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausführungsform eines Filters; 5 a sectional view through a third embodiment of a filter;

6 eine Schnittdarstellung durch eine vierte Ausführungsform eines Filters; 6 a sectional view through a fourth embodiment of a filter;

7 eine Prinzipdarstellung eines Filterelements; 7 a schematic diagram of a filter element;

8 drei mögliche Ausführungsformen des Filterelements gemäß VIII in 7 im Detail; 8th three possible embodiments of the filter element according to VIII in 7 in detail;

9 eine dreidimensionale Darstellung eines Filterelements in einer möglichen Ausführungsform; 9 a three-dimensional representation of a filter element in a possible embodiment;

10 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung durch einen Filterkanal des Filterelements gemäß 9; 10 a principle sectional view through a filter channel of the filter element according to 9 ;

11 einen möglichen Strömungsquerschnitt von Filterkanälen zur optimierten Schmutzaufnahme; 11 a possible flow cross section of filter channels for optimized dirt pickup;

12 einen möglichen Strömungsquerschnitt von Filterkanälen zur optimierten Rückspülung; 12 a possible flow cross section of filter channels for optimized backwashing;

13 Filterkanäle in einer weiteren alternativen Ausführungsform; 13 Filter channels in a further alternative embodiment;

14 eine Prinzipdarstellung von Filterkanälen mit einem Sammelkanal; 14 a schematic representation of filter channels with a collecting channel;

15 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XV-XV in 14; 15 a sectional view along the line XV-XV in 14 ;

16 ein beidseitig des Filterelements angeordneter Kanal in einer Prinzipdarstellung; 16 a channel disposed on both sides of the filter element in a schematic representation;

17 ein beidseitig des Filterelements angeordneter Kanal in einer alternativen Ausführungsform; und 17 a channel disposed on both sides of the filter element in an alternative embodiment; and

18 eine alternative Geometrie eines Filterelements;
In der Darstellung der 1 ist ein Filter 1 zu erkennen, welcher insbesondere zur Filterung von Kraftstoffen in einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Der Filter 1 soll vorzugsweise zur Filterung von Wasserstoff für ein Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug genutzt werden. Der Wasserstoff für ein solches Brennstoffzellensystem wird typischerweise in einem Druckgasspeicher gespeichert. Beim Betanken des Wasserstoffs kommt es daher zu sehr hohen Drücken, beispielsweise Drücken in der Größenordnung von 875 bar bei einem Druckgasspeicher mit 700 bar Nenndruck. Außerdem treten sehr niedrige Temperaturen in der Größenordnung von –40° C auf. Der Filter 1 ist also sehr hoch belastet. Außerdem ist ein Brennstoffzellensystem vergleichsweise empfindlich, sodass eine sehr gute Filterwirkung benötigt wird. Der Filter 1 ist nun so aufgebaut, dass er der hohen mechanischen und thermischen Belastung standhält und außerdem, wie es später noch näher erläutert werden wird, eine sehr gute Filterwirkung gewährleistet. Der Filter 1 besteht dazu im Wesentlichen aus einem Stapel 2 von einzelnen Filterscheiben 3. 18 an alternative geometry of a filter element;
In the presentation of the 1 is a filter 1 to recognize which can be used in particular for filtering fuels in a vehicle. The filter 1 should preferably be used for filtering hydrogen for a fuel cell system in a vehicle. The hydrogen for such a fuel cell system is typically stored in a compressed gas storage. When refueling the hydrogen, therefore, it comes to very high pressures, for example, pressures in the order of 875 bar in a compressed gas storage with 700 bar nominal pressure. In addition, very low temperatures of the order of -40 ° C occur. The filter 1 is therefore very heavily loaded. In addition, a fuel cell system is relatively sensitive, so that a very good filtering effect is needed. The filter 1 is now constructed so that it withstands the high mechanical and thermal load and also, as will be explained in more detail later, ensures a very good filtering effect. The filter 1 essentially consists of a stack 2 of individual filter discs 3 ,

In der Darstellung der 2 ist ein solches Filterelement 3 in einer Draufsicht dargestellt. Es besteht im Wesentlichen aus einem scheibenförmigen Grundkörper, welcher eine zentrale Durchgangsöffnung 4 aufweist. Außerdem weist das Filterelement 3 mehrere Strömungsöffnungen 5 auf. Die Strömungsöffnungen 5 korrespondieren mit Durchgangsöffnungen 6 in einem Grundkörper 7 des Filters 1, welcher in der Darstellung der 1 zu erkennen ist. Die Strömungsöffnungen 5 sind, wie es in der Darstellung der 2, und insbesondere in der vergrößerten Darstellung der 3 besser zu erkennen ist, mittels Filterkanälen 8 mit einem äußeren Umfang 9 des Filterelements 3 verbunden. Zur verbesserten Anströmung aller Filterkanäle 8, von welchen hier nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, sind ferner auf jedem der Filterelemente 3 Verbindungskanäle 10 zwischen den einzelnen Strömungsöffnungen 5 vorgesehen, um so einen Ausgleich der Strömung zwischen den einzelnen Strömungsöffnungen 5 bewerkstelligen zu können. Im Bereich des äußeren Umfangs 9 des Filterelements 3 finden sich außerdem Vorsprünge 100, welche als Stapelhilfe dienen, sodass die Filterelemente 3 beim Aufeinanderstapeln immer so liegen, dass die Durchgangsöffnungen 5 fluchtend zueinander angeordnet sind.In the presentation of the 2 is such a filter element 3 shown in a plan view. It consists essentially of a disk-shaped base body, which has a central passage opening 4 having. In addition, the filter element has 3 several flow openings 5 on. The flow openings 5 correspond with through holes 6 in a basic body 7 of the filter 1 , which in the representation of the 1 can be seen. The flow openings 5 are, as it is in the presentation of 2 , and in particular in the enlarged view of 3 can be seen better, by means of filter channels 8th with an outer circumference 9 of the filter element 3 connected. For improved flow to all filter channels 8th , of which only a few are provided with a reference numeral, are further on each of the filter elements 3 connecting channels 10 between the individual flow openings 5 provided so as to compensate for the flow between the individual flow openings 5 to accomplish. In the area of the outer circumference 9 of the filter element 3 there are also projections 100 , which serve as a stacking aid, so that the filter elements 3 when stacking always lie so that the through holes 5 are arranged in alignment with each other.

Die Vorsprünge 100 können außer als Stapelhilfe auch zum Verschweißen des Stapels 2 eingesetzt werden. Eine Schweißnaht im Bereich der Vorsprünge 100 ermöglicht so elf Verscheißen des Stapels 2, ohne dass Filterkanäle 8 durch eine Schweißnaht verstopft werden können. Dadurch ist eine einfache und sehr effiziente Montage des Stapels 2 der Filterelemente 3 möglich.The projections 100 can except as a stacking aid for welding the stack 2 be used. A weld in the area of the projections 100 allows eleven verscheißen the stack 2 without filter channels 8th can be blocked by a weld. This is a simple and very efficient assembly of the stack 2 the filter elements 3 possible.

In der Darstellung der 1 lässt sich die prinzipielle Funktion des Filters 1 nun besser erkennen. Der Stapel 2 der Filterelemente 3 wird über eine Deckplatte 11, und in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Schraube 12 mit dem Grundkörper 7 des Filters 1 verbunden. Die einzelnen Filterelemente 3 werden so gegeneinander gespannt und liegen fest aneinander an. Über die mit M bezeichneten Pfeile findet nun ein Medienstrom zu dem Filter 1 statt. Dieser kann beispielsweise quer zur Stapelrichtung des Stapels 2 erfolgen, oder auch in Stapelrichtung, wobei der Medienstrom M dann den Bereich der Deckplatte 11 entsprechend umströmt, um ebenfalls quer zur Stapelrichtung durch die Filterkanäle 8 zwischen die einzelnen Filterelemente 3 einzuströmen. Der durch die Filterkanäle 8 geströmte und von Schmutzpartikeln, welche im Bereich der Filterkanäle 8 hängen geblieben sind, befreite Medienstrom strömt dann durch die in 2 und 3 erkennbaren Strömungsöffnungen 5 und die damit korrespondierenden Durchgangsöffnungen 6 im Grundkörper 7 des Filters 1 wieder ab. Der abströmende Medienstrom ist in der Darstellung der 1 mit N bezeichnet.In the presentation of the 1 can the basic function of the filter 1 now recognize better. The stack 2 the filter elements 3 is over a cover plate 11 , And in the embodiment shown here via a screw 12 with the main body 7 of the filter 1 connected. The individual filter elements 3 are stretched against each other and are stuck together. About the arrows marked with M now finds a flow of media to the filter 1 instead of. This can, for example, transverse to the stacking direction of the stack 2 take place, or in the stacking direction, wherein the media flow M then the area of the cover plate 11 flows around accordingly, also transverse to the stacking direction through the filter channels 8th between the individual filter elements 3 to flow. The through the filter channels 8th streamed and of dirt particles, which in the area of the filter channels 8th stuck, freed media stream then flows through the 2 and 3 recognizable flow openings 5 and the corresponding through holes 6 in the main body 7 of the filter 1 again. The outflowing media flow is in the representation of 1 denoted by N.

Der Filter 1 kann nun als Ganzes beispielsweise in das Ende eines Leitungselements eingebracht werden, welches dann typischerweise im Bereich des Grundkörpers 7 dichtend mit dem Filter 1 abschließt. Durch das Leitungselement anströmendes Medium M strömt durch den Filter 1 und kann durch den Grundkörper 7 beziehungsweise die in dem Grundkörper 7 befindlichen Durchgangsöffnungen 7 dann wieder abströmen. Insbesondere für einen solchen Aufbau, bei welchem der Medienstrom senkrecht zur Stapelrichtung von oben anströmt, also zuerst auf die Deckplatte 11 trifft, kann es sinnvoll und vorteilhaft sein, die Deckplatte 11 und/oder die Schraube 12 strömungstechnisch entsprechend zu optimieren. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise in der Darstellung des Filters 1 in 4 zu erkennen. Der Filter unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Filter nur dadurch, dass die Deckplatte 11 und die Schraube 12 strömungsoptimiert im Vergleich zu der Deckplatte 11 und der Schraube 12 in der Darstellung der 1 ausgeführt sind. Eine weitere Möglichkeit, den gesamten Filter 1 hinsichtlich der Anströmung zu optimieren, ist in der Darstellung der 5 zu erkennen. Diese ist wiederum vergleichbar zu den Darstellungen in den 1 und 4 zu verstehen. Die einzelnen Filterelemente 3 des Stapels 2 verringern dabei jedoch ihren Durchmesser, sodass auf der dem Grundkörper 7 abgewandten Seite ein geringerer Durchmesser des Stapels 2 vorliegt, als auf der dem Grundkörper 7 zugewandten Seite. Auch dadurch lässt sich eine Strömungsoptimierung erzielen.The filter 1 can now be introduced as a whole, for example, in the end of a conduit element, which then typically in the region of the body 7 sealing with the filter 1 concludes. Through the conduit element inflowing medium M flows through the filter 1 and can through the body 7 or in the body 7 located through holes 7 then drain again. In particular, for such a structure in which the media flow flows perpendicular to the stacking direction from above, so first on the cover plate 11 it may be useful and beneficial to use the cover plate 11 and / or the screw 12 fluidic accordingly to optimize. Such a structure is for example in the representation of the filter 1 in 4 to recognize. The filter is different from the one in 1 shown filter only in that the cover plate 11 and the screw 12 flow-optimized compared to the cover plate 11 and the screw 12 in the presentation of the 1 are executed. Another way, the entire filter 1 in terms of the flow to optimize is in the presentation of the 5 to recognize. This in turn is comparable to the representations in the 1 and 4 to understand. The individual filter elements 3 of the pile 2 but reduce their diameter, so that on the body 7 opposite side a smaller diameter of the stack 2 present, as on the body 7 facing side. This also allows a flow optimization can be achieved.

Ein weiteres Beispiel für eine solche Strömungsoptimierung ist in der dreidimensionalen Schnittdarstellung der 6 zu erkennen. Auf dem Grundkörper 7, welcher hier einen größeren Durchmesser als der Stapel 2 der Filterelemente 3 aufweist, ist wiederum ein Stapel 2 von identischen Filterelementen 3 angebracht. Den Abschluss bildet eine Deckplatte 11, welche mit aerodynamisch optimierter Formgebung ausgebildet ist. Die Schraube 12, welche hier nicht dargestellt ist, wird nicht durch die Deckplatte hindurch in dem Grundkörper 7 verschraubt, sondern durch den Grundkörper 7 hindurch in ein mit 13 bezeichnetes Gewinde der Deckplatte 11 eingeschraubt. Das ungefilterte Medium M strömt, wie durch den Pfeil M bezeichnet, zentral auf die aerodynamisch optimierte Deckplatte 11 zu. Es umströmt diese und gelangt vergleichbar wie bei den oben beschriebenen Filter 1 auch durch den Außenumfang 9 der Filterelemente in den Stapel 2 der Filterelemente ein. Dort strömt es durch die Strömungsöffnungen 5 und die Durchgangsöffnungen 8 in dem Grundkörper 7 als gefiltertes N wieder ab. Ansonsten ist die Funktionalität im Wesentlichen dieselbe, wie die welche bei den Filtern in den 1, 4 und 5 bereits beschrieben worden ist. Zusätzlich ist hier zu erkennen, dass die in 2 dargestellten Vorsprünge 100 der einzelnen Filterelemente 3 jeweils aufeinander gestapelt ausgebildet sind. Sie dienen der exakten Positionierung der Filterelemente 3. Die Deckplatte 11 weist in dem Bereich, in dem sie auf diese Vorsprünge trifft, ebenfalls eine strömungsoptimierte Form auf, indem sie ihrerseits einen Vorsprung 101 ausbildet, welcher in Richtung der Anströmung als Rampe 102 ausgebildet ist. Neben dem Verschrauben der Deckplatte 11 mit dem Grundkörper und dem damit erfolgenden Einspannen der Filterelemente 3 kann außerdem im Bereich der Vorsprünge 100 ein Verschweißen der einzelnen Filterelemente 3 untereinander erfolgen, sodass die mechanische Belastbarkeit des Filters 1 noch weiter erhöht wird.Another example of such flow optimization is in the three-dimensional sectional view of 6 to recognize. On the main body 7 which is larger in diameter than the stack 2 the filter elements 3 in turn, is a stack 2 of identical filter elements 3 appropriate. The conclusion is a cover plate 11 , which is designed with aerodynamically optimized shape. The screw 12 , which is not shown here, is not through the cover plate in the base body 7 bolted, but through the body 7 into one with 13 designated thread of the cover plate 11 screwed. The unfiltered medium M flows, as indicated by the arrow M, centrally on the aerodynamically optimized cover plate 11 to. It flows around them and is comparable to the filters described above 1 also by the outer circumference 9 the filter elements in the stack 2 the filter elements. There it flows through the flow openings 5 and the passage openings 8th in the main body 7 as filtered N again off. Otherwise, the functionality is essentially the same as what the filters in the 1 . 4 and 5 has already been described. In addition, it can be seen here that the in 2 projections shown 100 the individual filter elements 3 are each stacked on top of each other. They serve for the exact positioning of the filter elements 3 , The cover plate 11 In the region in which it encounters these projections, it also has a flow-optimized shape, in turn providing a projection 101 forms, which in the direction of the flow as a ramp 102 is trained. In addition to screwing the cover plate 11 with the main body and thus taking place clamping the filter elements 3 can also be in the area of the protrusions 100 a welding of the individual filter elements 3 between each other, so that the mechanical strength of the filter 1 is further increased.

In der Darstellung der 2 und 3 wurde bereits auf die Filterkanäle 8 des Filterelements 3 eingegangen. Diese spielen für die Filterwirkung des Filterelements 3 die entscheidende Rolle. Sie sollen beim beschriebenen Anwendungsbeispiel vergleichsweise klein ausgebildet sein und durchströmbare Querschnitte aufweisen, welche in ihren Abmessungen typischerweise kleiner als 10 μm, insbesondere in der Größenordnung von etwa 3-5 μm liegen. Diese sehr kleinen Filterkanäle erlauben eine ideale Filterwirkung. In der Darstellung der 7 ist nochmals eine vereinfachte Draufsicht auf ein Filterelement 3 zu erkennen. Auch hier sind mehrere Strömungsöffnungen 5 dargestellt sowie eine Durchgangsöffnung 4 für eine zentral angeordnete Schraube 12 zum Verspannen der Filterelemente 3 zwischen dem Grundkörper 7 und der Deckplatte 11.In the presentation of the 2 and 3 was already on the filter channels 8th of the filter element 3 received. These play for the filter effect of the filter element 3 the crucial role. They should be comparatively small in the described application example and have flow-through cross-sections, which are typically less than 10 microns in size, in particular of the order of about 3-5 microns. These very small filter channels allow an ideal filter effect. In the presentation of the 7 is again a simplified plan view of a filter element 3 to recognize. Again, there are several flow openings 5 represented as well as a passage opening 4 for a centrally located screw 12 for clamping the filter elements 3 between the main body 7 and the cover plate 11 ,

In 8 sind drei verschiedene Details mit jeweils einer der Strömungsöffnungen 5, den Filterkanäle 8 und dem Außenumfang 9 des Filterelements 3 dargestellt. In der ersten mit a) bezeichneten Detaildarstellung verlaufen die Filterkanäle 8 dabei gerade. In der mit b) bezeichneten Detaildarstellung verlaufen die Filterkanäle 8 gebogen. Dies kann insbesondere zum Zurückhalten von Fasern oder von stabförmigen Verunreinigungen von besonderem Vorteil sein, da diese sich dann im Bereich der Filterkanäle 8 entsprechend verhaken und nicht mit dem gefilterten Medium N fortgerissen werden. Eine weitere Verbesserung stellt dabei die in 8 c) gezeigte Variante dar, bei welcher die Filterkanäle jeweils S-förmig verlaufen. Der S-förmige Verlauf der Filterkanäle 8 kann dabei, so wie in 8 c) dargestellt, durch einen sehr starken Gegenschwung gekennzeichnet sein, oder auch durch zwei lediglich leicht gebogene Abschnitte, welche entlang einer Geraden ineinander übergehen.In 8th are three different details each with one of the flow openings 5 , the filter channels 8th and the outer circumference 9 of the filter element 3 shown. In the first with a) designated detailed representation run the filter channels 8th doing straight. In the detailed representation designated b) pass the filter channels 8th bent. This may be of particular advantage for retaining fibers or rod-like contaminants, since these are then in the region of the filter channels 8th hook accordingly and not be carried away with the filtered medium N. Another improvement is the in 8th c) variant shown, in which the filter channels each extend S-shaped. The S-shaped course of the filter channels 8th can, as well as in 8th c), be characterized by a very strong counter-swing, or by two only slightly curved portions, which merge along a straight line into each other.

In der Darstellung der 9 ist ein Filterelement 3 in einer dreidimensionalen Prinzipdarstellung zu erkennen, um die Möglichkeiten bei der Gestaltung der Filterkanäle 8 näher zu erläutern. Das Filterelement 3 in der Darstellung der 9 weist dabei lediglich eine zentrale Strömungsöffnung 5 auf. Die Darstellung verzichtet auf Durchgangsöffnungen 4 für die Schraube 12. Die Darstellung ist daher als Prinzipdarstellung zu verstehen. Das Funktionsprinzip kann selbstuerständlich in Filterelemente 3 in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechend integriert werden.In the presentation of the 9 is a filter element 3 to recognize the possibilities in the design of the filter channels in a three-dimensional schematic representation 8th to explain in more detail. The filter element 3 in the presentation of the 9 has only a central flow opening 5 on. The illustration dispenses with passage openings 4 for the screw 12 , The representation is therefore to be understood as a schematic diagram. The principle of operation can be self-contained in filter elements 3 be integrated according to the embodiment described above.

Die Filterkanäle 8, von welchen hier nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist, verlaufen hier radial nach außen, ohne dass diese gebogen, S-förmig oder mit einer andersartigen Richtungsänderung ausgebildet sind. Zwei Sammelkanäle 14 verlaufen ringförmig in dem Filterelement 3 und durchbrechen die einzelnen Filterkanäle 8 jeweils quer zur Strömungsrichtung. Außerdem schaffen sie durch diese Querverbindung eine Verbindung der einzelnen Filterkanäle 8 untereinander, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zweimal während der Lauflänge jedes der Filterkanäle 8. So können über die Sammelkanäle 14 Ausgleichsströmungen zwischen den einzelnen Filterkanälen 8 stattfinden, wodurch, auch bei verstopften Filterkanälen 8 beziehungsweise verstopften Abschnitten von Filterkanälen 8, der Druckverlust in dem Filterelement 3 insgesamt minimiert werden kann. Zusätzlich verändern die Filterkanäle 8 des Filterelements 3 in 9 ihren Kanalquerschnitt. Dies ist in einer prinzipmäßigen Schnittdarstellung der 10 nochmals verdeutlicht. Die Änderung des Kanalquerschnitts erfolgt dabei jeweils so, dass die einzelnen Querschnitte durch die Sammelkanäle 14 voneinander getrennt sind. Dies ist prinzipiell nicht notwendig, die Veränderung des Kanalquerschnitts könnte auch kontinuierlich oder in Stufen, ohne dass die Sammelkanäle 14 vorhanden sind, erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der vom Außenumfang 9 aus zuerst durchströmte Abschnitt der Filterkanäle 8 jeweils halbkreisförmig ausgebildet. Er ist an einem beispielhaften Filterkanal 8 mit dem Bezugszeichen 8.1 versehen. Der nächste Abschnitt ist im Querschnitt dreieckig ausgebildet und mit dem Bezugszeichen 8.2 versehen. Der am weitesten innen liegende Abschnitt ist mit dem Bezugszeichen 8.3 versehen, er ist im Wesentlichen rechteckig. Die Form als exakter Halbkreis, insbesondere jedoch als exaktes Rechteck beziehungsweise exaktes Dreieck, ist dabei rein beispielhaft zu verstehen. Je nach Fertigungstechnologie für die Filterkanäle 8 können die Ecken auch entsprechend gerundet sein, sodass beispielsweise anstelle des rechteckigen Querschnitts 8.3 des Filterkanals 8 ein Querschnitt in der Art einer halben Linse vorliegt.The filter channels 8th , of which only one here is provided with a reference numeral, here extend radially outwards, without being bent, S-shaped or formed with a different direction change. Two collection channels 14 extend annularly in the filter element 3 and break through the individual filter channels 8th each transverse to the flow direction. In addition, they manage through this Cross connection a connection of the individual filter channels 8th with each other, in the embodiment shown here twice during the run length of each of the filter channels 8th , So can through the collection channels 14 Compensation flows between the individual filter channels 8th take place, whereby, even with clogged filter channels 8th or blocked sections of filter channels 8th , the pressure loss in the filter element 3 overall can be minimized. In addition, the filter channels change 8th of the filter element 3 in 9 their channel cross-section. This is in a principle sectional view of 10 again clarified. The change of the channel cross section is in each case such that the individual cross sections through the collecting channels 14 are separated from each other. This is in principle not necessary, the change of the channel cross section could also be continuous or in stages, without the collecting ducts 14 are present take place. In the illustrated embodiment, the outer circumference 9 from first through-flow section of the filter channels 8th each formed semicircular. He is on an exemplary filter channel 8th with the reference number 8.1 Mistake. The next section is triangular in cross-section and designated by the reference numeral 8.2 Mistake. The innermost portion is denoted by the reference numeral 8.3 provided, it is essentially rectangular. The shape as an exact semicircle, but in particular as an exact rectangle or exact triangle, is to be understood purely by way of example. Depending on the production technology for the filter channels 8th The corners can also be rounded accordingly, so that, for example, instead of the rectangular cross-section 8.3 of the filter channel 8th a cross-section in the manner of a half lens is present.

In der Darstellung der 11 ist auf eine Draufsicht auf zwei Filterkanäle 8 und die Darstellung der Strömungsrichtung durch den eingezeichneten Zustrom des Mediums M ein sich kontinuierlich verjüngender Kanalquerschnitt dargestellt. Dies kann insbesondere zur Ausfilterung von Partekeln von besonderem Vorteil sein. Da die Filter zur Reinigung regelmäßig auch rückgespült werden, um eventuelle Verunreinigungen aus dem Filter wieder herauszuspülen, kann es gegebenenfalls auch sinnvoll sein, die Filterkanäle 8 genau andersherum, nämlich sich erweiternd auszubilden, wie es in der Darstellung der 12 zu erkennen ist. Auch eine Kombination aus sich zuerst verjüngendem und dann wieder erweiterndem Querschnitt, wie es beispielsweise in der 13 dargestellt ist, kann sinnvoll und nützlich sein.In the presentation of the 11 is on a top view on two filter channels 8th and the representation of the flow direction by the indicated inflow of the medium M, a continuously tapered channel cross-section shown. This can be particularly advantageous for filtering out particles. Since the filters are regularly backwashed for cleaning to flush out any impurities from the filter again, it may also be useful, the filter channels 8th exactly the other way around, namely to develop expanding, as in the representation of 12 can be seen. Also a combination of first tapered and then widening cross section, as for example in the 13 can be useful and useful.

In der Darstellung der 14 ist eine weitere Alternative zur Integration eines Sammelkanals 14 dargestellt. In dem hier dargestellten Ausschnitt verlaufen dabei 5 einzelne Filterkanäle 8 in Strömungsrichtung des Mediums M bis zu dem Sammelkanal 14, welcher quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist und die Filterkanäle 8 miteinander verbindet. Der Sammelkanal 14 hat dabei typischerweise einen sehr viel größeren Strömungsquerschnitt, wie es in der Schnittdarstellung gemäß der Linie XV-XV in 15 zu erkennen ist. Die einzelnen Filterkanäle 8 in Strömungsrichtung bis zu dem Sammelkanal 14 verlaufen dabei so, dass sie auf der anderen Seite des Sammelkanals 14 nicht fortgesetzt werden. Das Medium muss damit in jedem Fall ein Stück weit durch den Sammelkanal 14 strömen. Dadurch können faserförmige und stabförmige Verunreinigungen sehr gut zurückgehalten werden. Im weiteren Verlauf der Filterkanäle 8 sind dann nur noch zwei sich kontinuierlich erweiternde Filterkanale 8 vorgesehen, welche den aus den fünf bis zum Sammelkanal 14 verlaufenden Filterkanälen 8 stammenden Volumenstrom aufnehmen und entsprechend weiterleiten.In the presentation of the 14 is another alternative to the integration of a collection channel 14 shown. In the section shown here run 5 individual filter channels 8th in the direction of flow of the medium M up to the collecting channel 14 which is arranged transversely to the flow direction and the filter channels 8th connects with each other. The collection channel 14 typically has a much larger flow cross-section, as in the sectional view along the line XV-XV in 15 can be seen. The individual filter channels 8th in the flow direction up to the collecting channel 14 They run so that they are on the other side of the collection channel 14 not continue. In any case, the medium has to travel a little way through the collecting channel 14 stream. As a result, fibrous and rod-shaped contaminants can be very well retained. In the further course of the filter channels 8th are then only two continuously expanding filter channels 8th provided, which from the five to the collection channel 14 extending filter channels 8th record originating volume flow and forward accordingly.

Die bisherige Ausgestaltung der Filterkanäle 8 war dabei jeweils einseitig auf dem Filterelement 3. Dies kann hinsichtlich der Bearbeitung und der Ausgestaltung der Filterelemente sehr günstig und einfach und effizient herstellbar sein. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Filterkanäle auf beiden Seiten entsprechend anzubringen und diese insbesondere durch das Filterelement 3 hindurch miteinander zu verbinden. Ein solches Beispiel ist in der Darstellung der 16 zu erkennen. Oben ist die Draufsicht auf eine Oberseite 15 des Filterelements 3 zu erkennen, in der Mitte die Ansicht von unten. In der unteren Darstellung ist dann in einem Querschnitt zu erkennen, dass der Filterkanal 8 auf der Oberseite 15 bis zu einer Durchbrechung 16 des Filterelements 3 verläuft, Nach der Durchbrechung 16 läuft der Filterkanal 8 dann auf einer Unterseite 17 des Filterelements 3 weiter. Eine Alternative dazu ist in der Darstellung der 17 zu erkennen. Im Prinzip entspricht die Darstellung der in 16 beschriebenen Darstellung. Anstelle einer einzelnen Durchbrechung 16 ist zumindest auf einer Seite, hier insbesondere der Oberseite 15, ein Sammelkanal 14 angeordnet, welcher über die Durchbrechung 16 mit der Unterseite 17 verbunden ist. Dies ist einerseits hinsichtlich der oben beschriebenen Filtereigenschaften des Sammelkanals 14 von Vorteil und andererseits hinsichtlich der Herstellung, da die Filterkanäle 8 auf der Oberseite 15 und auf der Unterseite 17 nicht exakt übereinander verlaufen müssen, um durch die Durchbrechung 16 sicher und zuverlässig miteinander verbunden zu werden, sondern dass auch ein leichter Versatz aufgrund des auf der Oberseite 15 angeordneten Sammelkanals 14 unkritisch ist. Dadurch kann das Filterelement 3 mit geringeren Fertigungstoleranzen hergestellt werden, was insgesamt eine einfachere und kastengünstigere Fertigung gewährleistet.The previous embodiment of the filter channels 8th was in each case one-sided on the filter element 3 , This can be very cheap and easy and efficient to produce in terms of processing and the design of the filter elements. But it is of course also possible to attach the filter channels on both sides and this in particular by the filter element 3 through to each other. Such an example is in the illustration of 16 to recognize. Above is the top view on top 15 of the filter element 3 to recognize, in the middle the view from below. In the lower representation, it can then be seen in a cross section that the filter channel 8th on the top 15 up to an opening 16 of the filter element 3 runs, After the breakthrough 16 the filter channel is running 8th then on a bottom 17 of the filter element 3 further. An alternative to this is in the presentation of 17 to recognize. In principle, the representation corresponds to the in 16 described representation. Instead of a single opening 16 is at least on one side, especially the top 15 , a collection channel 14 arranged, which over the opening 16 with the bottom 17 connected is. This is on the one hand with regard to the filter properties of the collecting channel described above 14 advantageous and on the other hand in terms of production, since the filter channels 8th on the top 15 and on the bottom 17 do not have to be exactly on top of each other to pass through the opening 16 safe and reliable to be connected to each other, but that also a slight offset due to the on top 15 arranged collecting channel 14 is not critical. This allows the filter element 3 be manufactured with lower manufacturing tolerances, which ensures a total of simpler and lower cast manufacturing.

Der Aufbau der Filterelemente 3 ist dabei selbstverständlich nicht nur in runder Form, sondern auch in beliebigen anderen Formen denkbar und möglich, beispielhaft wird hierzu auf 18 verwiesen, in welcher ein Filterelement 3 dargestellt ist, welches eine dreieckige Querschnittsform aufweist, und analog der Darstellung in 9 wiederum lediglich eine Strömungsöffnung 5 aufweist. Ebenso wären viereckige, achteckige, orale oder andere Formen möglich.The structure of the filter elements 3 is of course conceivable and possible not only in a round shape, but also in any other forms; 18 referenced in which a filter element 3 is shown, which has a triangular cross-sectional shape, and analogous to the representation in FIG 9 again only one flow opening 5 having. Likewise, square, octagonal, oral or other shapes would be possible.

Die einzelnen beschriebenen Varianten lassen sich dabei beliebig untereinander kombinieren.The individual variants described can be combined with each other as desired.

Die Filterkanäle 8 können dabei prinzipiell in jeder beliebigen Fertigungstechnologie ausgebildet werden. Um die eingangs angesprochenen Größenordnungen von weniger als 10 μm zu erreichen müssen vergleichsweise hochwertige Fertigungstechnologien, wie beispielsweise Feinprägen, Feinstanzen oder insbesondere Ätzen eingesetzt werden. All dies ist vergleichsweise aufwändig und teuer. Bei einer spanabhebenden Bearbeitung, beispielsweise durch das Fräsen der Filterkanäle 8, entstehen außerdem unangenehme Grate, welche sich mit der Zeit lösen und von dem Fluid mit fortgerissen werden können. Prozesssicher ist ein Entfernen dieser Grate auch bei großem Aufwand nicht zu 100 Prozent möglich, sodass hierdurch immer die Gefahr einer Verurireinigung des gefilterten Mediums N entsteht.The filter channels 8th can be formed in principle in any manufacturing technology. In order to achieve the above-mentioned magnitudes of less than 10 microns comparatively high-quality manufacturing technologies, such as fine embossing, fine blanking or etching in particular must be used. All this is comparatively complicated and expensive. In a machining, for example by milling the filter channels 8th , also create unpleasant burrs, which dissolve over time and can be carried away by the fluid with. Process reliable, a removal of these burrs is not 100 percent possible even at great expense, so that always the risk of Verurireinigung the filtered medium N arises.

Die bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung der Filterkanäle 8 ist daher eine Laserbearbeitung. Eine solche Laserbearbeitung, insbesondere eine Laserbearbeitung mit einem gepulsten Laser, welcher Lichtpulse im Bereich von Pikosekunden oder vorzugsweise Femtosekunden auslöst, kann sehr fein und sehr exakt erfolgen. Außerdem erfolgt eine solche Laserbearbeitung ohne Verschmutzung der nicht bearbeiteten Oberfläche, sodass eine Nachbearbeitung nicht mehr notwendig ist. Durch eine einfache Variation der Verfahrensparameter kann Tiefe, Form und Abmessung der Filterkanäle in Stufen oder kontinuierlich beliebig geändert werden. Dabei ist die Technik vergleichsweise schnell, sodass ein einzelnes Filterelement 3, in wenigen Sekunden herstellbar ist.The preferred embodiment for the production of the filter channels 8th is therefore a laser processing. Such a laser processing, in particular a laser processing with a pulsed laser, which triggers light pulses in the range of picoseconds or preferably femtoseconds, can be very fine and very accurate. In addition, such a laser processing without contamination of the unprocessed surface, so that a post-processing is no longer necessary. By a simple variation of the process parameters, depth, shape and dimension of the filter channels can be changed arbitrarily in steps or continuously. The technology is comparatively fast, so that a single filter element 3 , can be produced in a few seconds.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• US 4726900 [0005] US 4726900 [0005]
• US 3648843 [0005] US 3648843 [0005]

Claims (14)

Filter (1) mit einem Stapel (2) aus einer Mehrzahl von flächig ausgebildeten Filterelementen (3), welche jeweils wenigstens eine durch die Fläche des Filterelements verlaufende Strömungsöffnung (5) aufweisen, welche in jedem der Filterelemente (3) über Filterkanäle (8) auf wenigstens einer Seite (15, 16) des Filterelements (3) mit einem äußeren Umfang (9) des Filterelements (3) verbunden sind, mit einem Grundkörper (7), gegen welchen die Filterelemente (3) verspannt sind, und welcher wenigstens eine mit der Strömungsöffnung (5) korrespondierende Durchgangsöffnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (2) auf der dem Grundkörper (7) abgewandten Seite eine Deckplatte (11) aufweist, welche den Stapel (2) dicht abschließt.Filter ( 1 ) with a stack ( 2 ) of a plurality of flat filter elements ( 3 ), which in each case at least one through the surface of the filter element extending flow opening ( 5 ), which in each of the filter elements ( 3 ) via filter channels ( 8th ) on at least one page ( 15 . 16 ) of the filter element ( 3 ) with an outer circumference ( 9 ) of the filter element ( 3 ) are connected to a basic body ( 7 ), against which the filter elements ( 3 ) and which at least one with the flow opening ( 5 ) corresponding passage opening ( 6 ), characterized in that the stack ( 2 ) on the base body ( 7 ) facing away from a cover plate ( 11 ), which the stack ( 2 ) closes tightly. Filter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (11) über wenigstens eine Schraube (12) mit dem Grundkörper (7) verbunden ist, wobei die Schraube (12) durch eine Öffnung (4) in dem Stapel (2) verläuft.Filter ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cover plate ( 11 ) via at least one screw ( 12 ) with the basic body ( 7 ), the screw ( 12 ) through an opening ( 4 ) in the stack ( 2 ) runs. Filter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (11) und/oder die Schraube (12) eine strömungsoptimierte Form in der dem Grundkörper (7) abgewandten Richtung aufweisen.Filter ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the cover plate ( 11 ) and / or the screw ( 12 ) a flow-optimized shape in the body ( 7 ) facing away from the direction. Filter (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (11) über eine zentrale Schraube (12) mit dem Grundkörper (7) verspannt ist.Filter ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cover plate ( 11 ) via a central screw ( 12 ) with the basic body ( 7 ) is braced. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (2) der Filterelemente (3) sich in Richtung der dem Grundkörper (7) abgewandten Seite hin verjüngt.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the stack ( 2 ) of the filter elements ( 3 ) in the direction of the main body ( 7 ) facing away from tapers. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Filterelemente (3) mehrere untereinander verbundene Strömungsöffnungen (5) aufweist.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that each of the filter elements ( 3 ) a plurality of interconnected flow openings ( 5 ) having. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkanäle (8) in Strömungsrichtung gebogen und/oder S-förmig verlaufen.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filter channels ( 8th ) bent in the flow direction and / or extend S-shaped. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkanäle (8) sich in Strömungsrichtung in ihrem Querschnitt kontinuierlich und/oder in einer oder mehreren Stufen (8.1, 8.2, 8.3) hinsichtlich Abmessungen und/oder Querschnittsform ändern.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter channels ( 8th ) in the flow direction in its cross-section continuously and / or in one or more stages ( 8.1 . 8.2 . 8.3 ) in terms of dimensions and / or cross-sectional shape. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkanäle (8) durch wenigstens einen quer zur Strömungsrichtung des Fluids (M, N) in dem Filterkanal (8) verlaufenden Sammelkanal (14) durchbrochen und zumindest teilweise miteinander verbunden sind.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the filter channels ( 8th ) by at least one transverse to the flow direction of the fluid (M, N) in the filter channel ( 8th ) collecting channel ( 14 ) are broken and at least partially interconnected. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkanäle (8) auf beiden Seiten (15, 16) des Filterelements (3) angeordnet und durch Durchbrüche (16) in dem Filterelements (3) miteinander verbunden sind.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the filter channels ( 8th ) on both sides ( 15 . 16 ) of the filter element ( 3 ) and through breakthroughs ( 16 ) in the filter element ( 3 ) are interconnected. Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Filterelemente über den Außenumfang (9) überstehende Vorsprünge (100) an derselben Position des Umfangs aufweist.Filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that each of the filter elements over the outer circumference ( 9 ) protruding projections ( 100 ) at the same position of the circumference. Filter (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (100) des Stapels (2) miteinander verschweißt sind.Filter ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the projections ( 100 ) of the stack ( 2 ) are welded together. Verwendung eines Filters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Filterung eines Kraftstoffs in einem Fahrzeug.Using a filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 12 for filtering a fuel in a vehicle. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein gasförmiger Kraftstoff ist, insbesondere Wasserstoff, welcher bei Drücken von mehr als 300 bar gespeichert wird.Use according to claim 13, characterized in that the fuel is a gaseous fuel, in particular hydrogen, which is stored at pressures of more than 300 bar.

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