DE102015003101A1

DE102015003101A1 - Filterelement

Info

Publication number: DE102015003101A1
Application number: DE102015003101.5A
Authority: DE
Inventors: Heiko Wyhler; Christine Oprisch; Jürgen Berrer; Thomas Friederich; Pavel Toufar
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-09-15
Also published as: US10744428B2; US20160263495A1; CN105971696A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) für ein Fluid, mit einem längserstreckten gitterförmigen Stützelement (16) und mit einem Filtermedium (14), das am Stützelement (16) abgestützt ist, wobei das Filtermedium (14) von dem Fluid in einer zur Längsachse (12) des Filterelements (10) radialen Richtung durchströmbar ist. Das Stützelement (16) ist erfindungsgemäß bevorzugt als Gitterplatte oder Stützkäfig ausgebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Filterelementanordnung (8) mit einem solchen Filterelement (10) und einer Heizvorrichtung (42), mittels derer das Fluid aufgeheizt werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids sowie eine Filterelementanordnung mit einem solchen Filterelement.
Stand der Technik
In der Praxis werden Filterelemente eingesetzt, um in einem Fluid enthaltene Verunreinigungen aus dem Fluid abzutrennen. Die Filterelemente weisen in der Regel ein längserstrecktes gitterförmiges Stützelement auf. An dem Stützelement ist ein Filtermedium abgestützt, das von dem Fluid in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung durchströmbar ist.
Derartige Filterelemente werden beispielsweise beim Filtern von (Diesel-)Kraftstoffen oder auch von Harnstofflösungen eingesetzt, die zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas der Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen verwendet werden. In der Praxis ist der für das Filterelement zur Verfügung stehende Einbauraum, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, jedoch häufig äußerst begrenzt und weist nicht zuletzt aufgrund anderer Bauteile eine komplexe Geometrie auf. Der Einbau der vorgenannten Filterelemente wird dadurch häufig erschwert.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Filterelement anzugeben, das bei einem unveränderten Filtrationsvermögen insgesamt kompakter aufgebaut und selbst an komplexe Einbauräume angepasst werden kann, so dass das Filterelement insgesamt eine verbesserte Einsatzflexibilität aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Filterelement mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Filterelement für ein Fluid, mit einem längserstreckten gitterförmigen Stützelement und mit einem Filtermedium, das am Stützelement abgestützt ist, wobei das Filtermedium von dem Fluid in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung durchströmbar ist, wobei das Stützelement als eine Gitterplatte ausgebildet ist und/oder das Filtermedium abschnittsweise im Material des Stützelements eingebettet gehalten ist.
Das erfindungsgemäße Filterelement kann bei als Gitterplatte ausgebildetem Stützelement bzw. wenn das Filtermedium abschnittsweise im Material des Stützelements eingebettet ist, bei einer unveränderten Filtrationsleitung mit einem geringeren Querschnitt und damit insgesamt kompakter realisiert werden, als dies beispielsweise bei den bekannten Filterelementen mit einem als Stützrohr ausgeformten gitterförmigen Stützelement der Fall ist. Das Filterelement kann infolgedessen selbst bei solch beengten Einbauverhältnissen eingesetzt werden, die bislang für den Einbau eines Filterelements ungeeignet waren. Darüber hinaus ist das Filterelement mit einem geringen Material- und Arbeitsaufwand kostengünstig zu fertigen. Das Stützelement gewährleistet eine zuverlässige Abstützung des Filtermediums, so dass dieses im Betrieb unter der Druckbelastung des strömenden Fluids nicht kollabiert.
Das Stützelement kann in Form eines Stützkäfigs ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Stützelement weiter bevorzugt radial zur Längsachse des Filterelements rundum geschlossen ausgebildet.
Die Gitterplatte des Filterelements kann nach der Erfindung eine ebene oder eine gebogene, d. h. beispielsweise eine kreisabschnittsförmige oder gewellte Grundform aufweisen. Dadurch kann das Filterelement nochmals besser an einen komplex ausgebildeten Einbauraum angepasst werden. Das Filtermedium ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise in einer zu der Gitterplatte entsprechenden Weise angeordnet.
Das Filtermedium kann nach einer Ausführungsform der Erfindung abschnittsweise im Material des Stützelements eingebettet sein. Das Stützelement kann dem Filtermedium dabei insbesondere angespritzt sein. Dies bietet fertigungstechnische Vorteile. Bei dieser Ausführungsform bilden das Stützelement und das Filtermedium gemeinsam eine unverlierbare Einheit und können gemeinsam an der jeweiligen Einbauposition montiert werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Filtermedium ringförmig um das Stützelement, insbesondere ringförmig um das Stützelement in Form einer Gitterplatte, herum angeordnet. Das Filtermedium kann in diesem Fall insbesondere gefaltet als ein Filterbalg vorliegen. Dadurch kann eine besonders große wirksame Filterfläche für das zu filternde Fluid bereitgestellt werden.
Das Stützelement kann erfindungsgemäß einenends oder beidenends mit einer Endplatte versehen werden. Durch die Endplatte(n) kann eine weiter verbesserte mechanische Stabilität des Filterelements erreicht werden. Darüber hinaus kann die Montage des Filterelements dadurch weiter vereinfacht und eine Abdichtung von einer zu trennenden Rohseite und einer Reinseite des Fluids erreicht werden. Die Endscheibe bzw. die Endscheiben können dazu insbesondere mit einem Dichtungselement versehen sein, durch das eine dichtende Anlage an einem Filtergehäuse oder dgl. ermöglicht wird.
Die vorgenannte Endscheibe oder Endscheiben können unter fertigungstechnischen Aspekten des Stützelements vorteilhaft angeformt sein.
Aus Kostengründen kann das Stützelement aus einem Kunststoff bestehen. Besonders bevorzugt ist das Stützelement als ein Spritzgussteil ausgebildet. Dadurch kann das Stützelement auf einfache und kostengünstige Weise mit einer praktisch frei wählbaren Formgebung ausgeführt werden. Das Stützelement besteht in diesem Fall vorzugsweise aus einem Thermoplasten.
Die zumindest eine Endscheibe des Filterelements kann eine Durchgangsöffnung für das Fluid aufweisen. In diesem Fall ist die Gitterplatte von der Durchgangsöffnung axial beabstandet angeordnet, um ein freies Strömen des Fluids durch die Durchgangsöffnung zu gewährleisten.
Bei niederen Umgebungstemperaturen kann es zu einer unerwünschten Viskositätserhöhung, bei Dieselkraftstoffen zu einem Ausflocken von Paraffinen kommen. Bei einem Unterschreiten des Gefrierpunkts des jeweilig zu filternden Fluids kann es bekanntlich zu einem Gefrieren des Fluids kommen. Die Erfindung umfasst daher eine Filterelementanordnung mit einem zuvor beschriebenen Filterelement und einem Heizelement.
Bei einem von radial außen nach innen durchströmten Filtermedium ist die Heizvorrichtung dabei vorzugsweise außenseitig an dem Filterelement angeordnet und umgreift dieses vorzugsweise vollständig.
Nach der Erfindung umfasst die Heizvorrichtung weiter bevorzugt eine elektrische Heizfolie mit einem Widerstandsheizelement, das zwischen zwei Kunststofffolien einlaminiert ist, wobei die Heizfolie elektrische Anschlusskontakte aufweist, über die die Heizfolie mit einer elektrischen Energieversorgungsquelle verbindbar ist. Die Heizvorrichtung kann ein erstes und eine zweites flächiges Wärmeleitelement aufweisen, zwischen denen die Heizfolie angeordnet ist. Die beiden Wärmeleitelemente sind dabei gemeinsam mit der elektrischen Heizfolie in einer äußeren Kunststoffschicht eingebettet, wobei die elektrischen Anschlusskontakte der Heizfolie aus der Kunststoffschicht herausgeführt sind.
Die Heizvorrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere Durchströmöffnungen für das aufzuheizende Fluid auf. Diese Heizvorrichtung zeichnet sich durch den Einsatz einer flexibel verformbaren Heizfolie, wie diese am Markt vorkonfektioniert frei erhältlich ist, durch niedrige Herstellungskosten und darüber hinaus durch ein hochflexibles Design aus. So kann das Flächenheizelement insgesamt mit einer ebenen, einer gebogenen, ringförmigen, bananenförmigen oder auch welligen Formgebung realisiert werden und so ohne weiteres an die Formgebung des Filterelements angepasst werden. Darüber hinaus erlaubt der Einsatz der standardisierten Heizfolien eine enge Tolerierung der Heizleistung der Heizvorrichtung. Dies bietet einen zuverlässige Heizeffekt sowie Sicherheitsvorteile.
Dadurch, dass die Heizfolie zwischen den beiden flächigen Wärmeleitelementen angeordnet und mit diesen gemeinsam in der Kunststoffschicht vergossen ist, ergibt sich ein insgesamt formstabiler Sandwichaufbau der Heizvorrichtung. Die beiden Wärmeleitelemente gewährleisten dabei eine gleichmäßige Wärmeabgabe über die Oberfläche der Heizvorrichtung. Durch die Kunststoffschicht sowie die beiden Wärmeleitelemente kann die Heizfolie vor einer mechanischen Überbeanspruchung, beispielsweise durch einen Gefrierdruck des Fluids, wie dieser außerhalb eines Betriebs der Heizvorrichtung droht, zuverlässig geschützt werden. In gleicher Weise kann durch die Kunststoffschicht, d. h. die Kunststoffummantelung der Heizvorrichtung, ein Eindringen des Fluids selbst bei hohen Betriebsdrücken im Bereich der elektrischen Kontakte der Heizfolie zuverlässig unterbunden werden. Die stromführenden Widerstandsheizelemente sind dadurch optimal vor chemischen oder physikalischen Einflüssen des aufzuwärmenden Fluids geschützt.
Die Kunststoffschicht kann unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft aus einem Thermoplast bestehen.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Heizvorrichtung eine oder mehrere Durchströmöffnung(en) für das aufzuheizende Fluid auf. Eine solche Durchströmöffnung ermöglicht eine Durchströmung der Heizvorrichtung in einer zur Oberfläche des Flächenheizelements schräg verlaufenden Strömungsrichtung. Dadurch weist das Flächenheizelement ein nochmals breiteres Einsatzspektrum auf und kann beispielsweise bei einem Filterelement zum Filtern des Fluids eingesetzt werden. Zu beachten ist, dass durch die Größe und Formgebung der Durchströmöffnung bzw. Durchströmöffnungen eine turbulente Strömung des Fluids begünstigt bzw. erzeugt werden kann, die für eine möglichst effiziente Wärmeübertragung von der Heizvorrichtung auf das Fluid von Vorteil ist.
Die elektrischen Kontakte der Heizfolie können nach der Erfindung jeweils mit einem elektrischen Steckverbinder verbunden sein, der in der Kunststoffschicht teilweise eingebettet ist. Dadurch kann ein mechanisch stabiler Anschluss für ein Kupplungsteil eines elektrischen Anschlusskabels realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist der Kunststoffschicht ein Verbindungsmittel für das vorgenannte Kupplungsteil des elektrischen Anschlusskabels angeformt. Das Verbindungsmittel kann insbesondere als ein Schraubgewinde zum Aufschrauben einer Überwurfmutter ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Verbindungsmittel in Form eines oder mehrerer Rastmittel zum Verrasten des Kupplungsteils ausgebildet sein. Das Verbindungsmittel ist mithin integraler Bestandteil der Kunststoffschicht und kann gemeinsam mit dieser im Wege eines Spritzgussverfahrens auf kostengünstige Weise erzeugt werden.
Zur nochmals weiter verbesserten Abdichtung des Flächenheizelements im Bereich seiner elektrischen Kontakte hat es sich als vorteilhaft ergeben, wenn das Flächenheizelement ein Dichtungselement aufweist, mittels dessen das Kupplungsteil abdichtbar ist. Das Dichtungselement kann im konstruktiv einfachsten Fall als ein gummielastisch verformbarer O-Ring ausgeführt sein. Die Heizvorrichtung weist in diesem Fall vorteilhaft eine der Kunststoffschicht angeformte Schulter, beispielsweise eine Ringnut, auf, an der das Dichtungselement dichtend abstützbar ist.
Die beiden Wärmeleitelemente bestehen vorzugsweise aus demselben Material. Zwecks einer guten Wärmeleitfähigkeit können diese insbesondere aus Metall oder aus einer Metalllegierung bestehen. Besonders bevorzugt sind die Wärmeleitelemente als Bleche ausgebildet.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Kunststoffschicht mit Befestigungsmitteln versehen, mittels derer die Heizvorrichtung an dem Filterelement, einem Filtergehäuse oder auch innerhalb eines Fluidtanks, befestigbar ist. Die Befestigungsmittel sind der Kunststoffschicht unter fertigungstechnischen Aspekten vorteilhaft angeformt und dadurch als integraler Bestandteil der Heizvorrichtung ausgebildet. Die Befestigungsmittel können im einfachsten Fall zumindest teilweise als Rastzungen ausgebildet sein. Dadurch kann die Heizvorrichtung werkzeugfrei an ihrer Einbauposition, beispielsweise am Filterelement bzw. Filtergehäuse oder auch im Fluidtank eines Kraftfahrzeugs, befestigt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert. Die gezeigten Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Filterelement für ein Fluid, mit einem Filtermedium, das von dem Fluid in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung durchströmbar ist und das innenseitig an einer gebogenen Gitterplatte abgestützt ist;
2 eine Filterelementanordnung mit dem Filterelement aus 1 und einer auf das Filterelement aufgeschobenen Heizvorrichtung, die am Filterelement verrastet angeordnet ist;
3 einen Längsschnitt durch das Filterelement gemäß 1
4 ein weiteres Filterelement mit einem Stützkörper in Form eines Stützkäfigs, bei dem das Filtermedium abschnittsweise im Material des Stützkörpers eingebettet gehalten ist;
5 eine Filterelementanordnung mit dem Filterelement gemäß 4 und einer daran befestigten Heizvorrichtung zum Aufheizen des Fluids;
6, 7 eine weitere Filterelementanordnung, wobei ein Filtermedium jeweils in einer zu dem in 4 gezeigten Filterelement entsprechenden Weise im Material des Stützkörpers eingebettet gehalten angeordnet ist, und mit einer kreisförmig geschlossenen Heizvorrichtung, wobei das Filterelement wie in 11 dargestellt ausgebildet und über ein Nut-Feder-Prinzip in die Heizvorrichtung eingeschoben ist;
8 eine alternative Darstellung der 1;
9–11 alternative Ausführungen und Darstellungsformen eines Filterelements.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Filterelement 10 zum Filtern eines Verunreinigungen enthaltenden Fluids. Das Filterelement 10 weist vorliegend beispielhaft eine im Wesentlichen nieren- oder bananenförmige Grundform mit einer Längsachse 12 auf. Das Filterelement 10 kann auch eine andere Grundform aufweisen, sofern dies die Geometrie des jeweiligen Einbauraums des Filterelements 10 erfordert. Das Filterelement 10 weist zumindest ein Filtermedium 14 auf. Das Filtermedium 14 ist in 1 aus Darstellungsgründen transparent wiedergegeben. Eine alternative Ansicht des Filterelements 10 ist in 8 gezeigt. Das Filtermedium 14 ist innenseitig an einem als Gitterplatte ausgebildeten Stützelement 16 abgestützt und ringförmig um das Stützelement 16 herum angeordnet.
Das Stützelement 16 weist eine gebogene bzw. gekrümmte Breitenerstreckung auf, die der gewünschten Grundform des Filterelements 10 geschuldet ist. Längs- und Querstege des Stützelements 16 sind mit 18 bzw. 20 bezeichnet. Die Längs- und Querstege definieren erste Durchströmöffnungen 22 für das Fluid 24 (hier in Form eines Pfeils dargestellt).
An dem Stützelement 16 ist einenends eine erste und anderenends eine zweite Endscheibe 26, 28 angeordnet. Das Stützelement 16 und die beiden Endscheiben 26, 28 sind in diesem Fall einstückig miteinander ausgebildet. Die beiden Endscheiben 26, 28 können an dem Stützelement 16 angeformt sein. Alternativ dazu kann Stützelement 16 in Form einer Gitterplatte lose zwischen den Endscheiben 26, 28 angeordnet sein. Das Filtermedium 14 ist zwischen den beiden Endscheiben 26, 28 angeordnet und wird von diesen in axialer Richtung schützend überdeckt. Das Filtermedium 14 ist im Betrieb des Filterelements 10 von dem zu reinigenden Fluid 24 in einer zur Längsachse 12 des Filterelements 10 radialen Richtung von außen nach innen durchströmt.
Das Filtermedium 14 ist vorliegend als ein Filterbalg ausgebildet und umgreift das Stützelement 16 vollumfänglich. Das Filtermedium 14 liegt an dem Stützelement 16 innenseitig an, wodurch im Betrieb des Filterelements 10 einem Kollabieren des Filtermediums 14 unter dem Druck des Fluids 24 entgegengewirkt wird. Das Filtermedium 14 ist aus Stabilitäts- sowie Abdichtungsgründen im Material der beiden Endscheiben 26, 28 stirnseitig eingebettet gehalten angeordnet. Die erste Endscheibe 26 weist einen als Durchgangsöffnung ausgebildeten Fluidauslass 30 auf, der mit einem Auslassstutzen 32 des Filterelements 10 fluidisch verbunden ist. Der Auslasstutzen 32 kann mit einem Dichtungselement 34, beispielsweise einem in 1 gezeigten O-Ring, versehen sein, um den Auslassstutzen 32 des Filterelements in ein einbauseitiges Auslassrohr dichtend einstecken zu können. Das Stützelement 16 oder genauer der in 1 gezeigte untere Quersteg 20 des Stützelements 16 weist im Bereich des Auslasses 30 eine Einbuchtung 35 auf, durch die das Stützelement 16 von dem Fluidauslass 30 axial beabstandet angeordnet ist. Dadurch wird ein ungehindertes Ausströmen des Fluids 24 aus dem Inneren des Filterelements 10 über den Fluidauslass 30 ermöglicht.
Die Länge bzw. Bauhöhe des Filterelements 10 ist mit 36, die Breite mit 38 und die Dicke mit 40 bezeichnet.
Durch den Einsatz eines Stützelements 16 kann das Filterelement 10 mit einer geringen Dicke 40 und mit einer auf die Geometrie eines vorgegebenen Einbauraums abgestimmten bzw. ausgerichteten und insbesondere einer von der kreisrunden Form abweichenden, Formgebung bereitgestellt werden.
2 zeigt eine Filterelementanordnung 8 mit dem Filterelement 10 aus 1 und einer am Filterelement 10 befestigten Heizvorrichtung 42 für das Fluid 24 (siehe 1). Die Heizvorrichtung 42 ist hülsenartig oder muffenartig ausgebildet und weist eine zur Grundform des Filterelements 10 entsprechende Grundform auf. Die Heizvorrichtung 42 kann, wie dies bei der in 2 gezeigten Heizvorrichtung 42 der Fall ist, insbesondere zur Längsachse 12 des Filterelements 10 ringförmig geschlossen ausgeführt sein. Die Heizvorrichtung 42 umgreift das Filterelement 10 außenseitig, so dass diese dem Filterelement 10 fluidisch vorgeschaltet angeordnet ist. Das Fluid 24 (siehe 1) kann dadurch noch vor dem Anströmen des Filtermediums 14 (siehe 1) des Filterelements 10 aufgewärmt bzw. aufgeheizt werden.
Gemäß 2 weist die Heizvorrrichtung 42 umgangsseitig mehrere (seitliche) zweite Durchströmöffnungen 44 für das Fluid auf. Diese Durchströmöffnungen 44 können jeweils schlitzförmig ausgebildet sein. Die Durchströmöffnungen 44 können in axialer Richtung in einer Reihe 46 hintereinanderliegend aufgereiht und in mehreren solcher Reihen 46 über den Umfang der Heizvorrichtung 42 gruppiert angeordnet sein.
Die Heizvorrichtung 42 zeichnet sich durch einen mehrschichtigen Aufbau auf. Die Oberfläche der Heizvorrichtung 42 ist insgesamt durch eine fluiddichte Kunststoffschicht 48 gebildet. Die Kunststoffschicht 48 besteht aus einem Thermoplasten. In der Kunststoffschicht 48 sind zwei längserstreckte formgebogene Wärmeleitelemente 50, insbesondere vollständig, eingebettet, die in 3 näher gezeigt sind. Zwischen den beiden Wärmeleitelementen 50 ist eine in demontiertem Zustand flexible Heizfolie 52 angeordnet. Die Heizfolie 52 sowie die beiden Wämeleitelemente 50 sind mit anderen Worten in der Kunststoffschicht 48 vollständig vergossen angeordnet. Die Heizfolie 52 wird von den beiden Wärmeleitelementen 50 im Wesentlichen seitlich überdeckt. Die beiden Wärmeleitelemente 50 bestehen jeweils aus Metall und dienen der Armierung der Heizfolie 52. Darüber hinaus gewährleisten die Wärmeleitelemente 50 eine gleichmäßige und wirksame Wärmeübertragung von der Heizfolie 52 auf das die Heizvorrichtung 42 anströmende Fluid 24 (siehe 1).
Zur Befestigung der Heizvorrichtung 42 am Filterelement 10 dienen erste und zweite Befestigungsmittel 54, 56. Die ersten Befestigungsmittel 54 sind jeweils als Rastzungen ausgebildet. Diese Rastzungen stehen in Richtung der Längsache 12 des Filterelements 10 vom unteren Rand 58 der Heizvorrichtung 42 weg und sind mit der ersten Endscheibe 26 des Filterelements 10 verrastet. Die zweiten Befestigungsmittel 56 stehen vom oberen Rand 60 der Heizvorrichtung 42 nach innen weg und sind als zungenförmige Profilfortsätze der Kunststoffschicht 48 ausgebildet. Das Filterelement 10 liegt mit seiner zweiten Endscheibe 28 an den zungenartigen zweiten Befestigungsmitteln 56 der Heizvorrichtung 42 an. Die zweiten Befestigungsmittel 56 dienen der Heizvorrichtung 42 mithin beim Aufschieben der Heizvorrichtung 42 auf das Filterelement 10 als Axialanschlag. Das Filterelement 10 ist innerhalb der Heizvorrichtung 42 axial lagefixiert gehalten angeordnet. Bei Bedarf können das Filterelement 10 und die Heizvorrichtung 42 unabhängig voneinander ausgetauscht werden.
Das Filterelement 10 kann einzeln oder gemeinsam mit der Heizvorrichtung 42 im Tank eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einem Tank zur Bevorratung einer Harnstofflösung, eingebaut werden.
Die Heizvorrichtung 42 weist weiterhin einen mit 62 bezeichneten Anschlussbereich für ein elektrisches Kabel (nicht gezeigt) auf, über das die Heizfolie 52 mit einer elektrischen Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Zwei elektrische Anschlusskontakte 64 der Heizfolie 52 sind endständig jeweils in einem elektrischen Steckverbinder 66 gefasst. Die beiden elektrischen Steckverbinder 66 sind abschnittsweise in der äußeren Kunststoffschicht 48 der Heizvorrichtung eingebettet und dadurch dichtend und zueinander lagefixiert in der Kunststoffschicht 48 gehalten angeordnet. Ein unerwünschtes Ein- bzw. Vordringen des Fluids in die/zur Heizfolie 52 kann dadurch zuverlässig unterbunden werden.
Der Anschlussbereich 62 weist ein der Kunststoffschicht 48 angeformtes bzw. durch die Kunststoffschicht gebildetes Verbindungsmittel 68 für ein Kupplungsteil des elektrischen Anschlusskabels auf. Das Verbindungsmittel 68 kann, wie dies in 2 gezeigt ist, als ein Schraubgewinde zum Aufschrauben einer Überwurfmutter (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Zur zusätzlichen Abdichtung des Kupplungsteils gegenüber dem Anschlussbereich 62 dient ein als O-Ring ausgeführtes elastisch verformbares Dichtungselement 70.
3 zeigt den Wandaufbau der Heizvorrichtung 42 in einer ausschnittsweisen Detaildarstellung. Die Heizfolie 52 weist ein zentral angeordnetes Widerstandsheizelement 72 auf, das zwischen zwei Kunststofffolien 74 einlaminiert ist. Das Widerstandsheizelement 72 kann beispielsweise elektrisch leitfähige Metalldrähte oder auch Kohlenstofffasern bzw. Kohlenstoffnanoröhrchen aufweisen. Die Heizfolie 52 liegt beiderseits an den Wärmeleitelementen 50 an. Die Kunststoffschicht 48 umschließt die Heizfolie 22 und die Wärmeleitelemente 50 vollständig.
Aufgrund der mehrfach gekapselten Anordnung des Widerstandsheizelements 72 kann die Heizvorrichtung 42 zum Erwärmen aggressiver Fluide, wie beispielsweise einer Harnstofflösung, sowie bei Hochdruckanwendungen eingesetzt werden, ohne dass dabei die Gefahr einer Schädigung des Widerstandsheizelements 72 bzw. der Wärmeleitelemente 50 durch das Fluid 24 besteht. Die Heizfolie 52 ist für den Betrieb an einer Gleichspannungsquelle ausgelegt. Die Heizfolie 52 kann auch für einen Wechselspannungsbetrieb ausgebildet sein.
4 zeigt ein weiteres Filterelement 10, das sich von dem in 1 gezeigten Filterelement 10 im Wesentlichen darin unterscheidet, dass das Stützelement 16 käfigartig ausgebildet und dem Filtermedium 14 angespritzt ist. Das Filterelement 10 ist dadurch abschnittsweise im Material des Stützelements 16 gehalten angeordnet. Das Filtermedium 14 ist zusammen mit dem Stützelement 16 zur Längsachse 12 des Filterelements 10 ringförmig geschlossen ausgebildet und durch die Längsstege 18 sowie den oberen und den unteren Quersteg 20 des Stützelements 16 in seiner ringförmigen Anordnung versteift. Die Länge des Filterelements 10, d. h. seine Erstreckung in Richtung der Längsachse 12 ist mit 36 bezeichnet.
5 zeigt eine Filterelementanordnung 8, die das Filterelement 10 aus 4 mit einer daran befestigten Heizvorrichtung 42 aufweist. Das Filterelement 10 weist das Stützelement 16 auf. Die Heizvorrichtung 42 weist einen zu der in 3 gezeigten Heizvorrichtung 42 ähnlichen Aufbau auf. Die Durchströmöffnungen 22 der einzelnen Reihen 46 der Heizvorrichtung 42 können einander in axialer Richtung überlappen. Darüber hinaus sind die Befestigungsmittel 54, 56 allesamt als Rastelemente ausgebildet.
In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filterelementanordnung 8 mit einem Filterelement 10 und einer Heizvorrichtung 42 gezeigt. Das Filterelement 10 weist eine kreisrunde Form auf. Das Filterelement 10 ist zweiteilig aufgebaut und weist zwei Filterelement-Halbschalen 76 auf, von denen aus Darstellungsgründen nur eine Filterelement-Halbschale 76 wiedergegeben ist. Die beiden Halbschalen 76 des Filterelements 10 können an ihren einander zuweisenden Randbereichen 78 zueinander komplementär profiliert sein, so dass diese innenumfangsseitig und außenumfangsseitig im Wesentlichen stufenfrei ineinander übergehen. Das Filtermedium 14 des Filterelements 10 ist in einer zu dem in 4 gezeigten Filterelement 10 entsprechenden Weise an dem kreisabschnittförmig gebogenen Stützelement 16 befestigt. Die beiden Filterelement-Halbschalen 76 weisen gem. 7 jeweils an ihrer ersten Endscheibe 26 den Fluidauslass 30 auf.
Die Kunststoffschicht 48 der Heizvorrichtung 42 weist ein als Ringnut ausgebildetes zweites Befestigungsmittel 56 auf, das einen Axialanschlag für das Filterelement 10 bildet. Das Filterelement 10 kann axial in die Heizvorrichtung 42 eingeschoben werden, bis das Filterelement 10 mit seiner zweiten oberen Endscheibe 28 an den in den 6 und 7 gezeigten oberen zweiten Befestigungsmitteln 56 der Heizvorrichtung 42 anschlägt. Die in den 6 und 7 unteren ersten Befstigungsmittel 54 sind jeweils als Rastzungen ausgebildet und mit der ersten Endscheibe 26 des Filterelements 10 verrastet.
Die Durchströmöffnungen 22 der Heizvorrichtung 42 sind in Richtung der Längsachse des Filterelements 10 axial verlaufend angeordnet. Die Durchströmöffnungen 22 der vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiele können auch rund, oval oder polygonal ausgeführt sein.
8 zeigt eine alternative Ansicht des Filterelements 10 gemäß 1.
9–11 zeigen alternative Ausführungsformen bzw. alternative Darstellungen von Filterelementen 10, wie sie zuvor in den 6 und 7 erläutert wurden. Die Filterelemente 10 sind zur besseren Veranschaulichung teilweise geschnitten dargestellt.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Filterelement für ein Fluid, mit einem längserstreckten gitterförmigen Stützelement und mit einem Filtermedium, das am Stützelement abgestützt ist, wobei das Filtermedium von dem Fluid in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung durchströmbar ist. Das Stützelement ist erfindungsgemäß bevorzugt als Gitterplatte oder Stützkäfig ausgebildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Filterelementanordnung mit einem solchen Filterelement und einer Heizvorrichtung, mittels derer das Fluid aufgeheizt werden kann.

Claims

Filterelement (10) für ein Fluid (24), mit einem längserstreckten gitterförmigen Stützelement (16), und mit einem Filtermedium (14), das am Stützelement (16) abgestützt ist, wobei das Filtermedium (14) von dem Fluid (24) in einer zur Längsachse (12) des Filterelements (10) radialen Richtung durchströmbar ist, wobei das Stützelement (16) als eine Gitterplatte ausgebildet ist und/oder das Filtermedium (14) abschnittsweise im Material des Stützelements (16) eingebettet gehalten ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16) in Form eines Stützkäfigs ausgebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16) radial zur Längsachse (12) des Filterelements (10) rundum geschlossen ausgebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (14) ringförmig um das als Gitterplatte ausgebildete Stützelement (16) herum angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16) einenends oder beidenends eine Endscheibe (26, 28) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Endscheiben (26, 28) an dem Stützelement (16) angeformt ist.
Filterelement nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16) aus einem Kunststoff besteht und/oder als Spritzgussteil ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16), insbesondere entlang ihrer Breitenerstreckung, gekrümmt oder gewellt ausgeführt ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Endscheiben (26, 28) einen Fluidauslass (30) für das gefilterte Fluid (24) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (16) in Form der Gitterplatte von dem Fluidauslass (30) axial beabstandet angeordnet ist.
Filterelementanordnung (8) mit einem Filterelement (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche und einer Heizvorrichtung (42) für das Fluid (24), die das Filterelement (10) außenseitig umgreift.
Filterelementanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (42) folgendes umfasst: – eine elektrische Heizfolie (52) mit einem Widerstandsheizelement (72), das zwischen zwei Kunststofffolien (74) einlaminiert ist, wobei die Heizfolie (52) elektrische Anschlusskontakte (64) aufweist, über die die Heizfolie (52) mit einer elektrischen Energieversorgungsquelle verbindbar ist; – ein erstes und ein zweites flächiges Wärmeleitelement (50), zwischen denen die Heizfolie (52) gehalten angeordnet ist; und – eine äußere Kunststoffschicht (48), in der die beiden Wärmeleitelemente (50) gemeinsam mit der elektrischen Heizfolie (52) eingebettet sind und aus der die elektrischen Anschlusskontakte (64) der Heizfolie (52) herausgeführt sind, wobei die Heizvorrichtung (42) zumindest eine Durchströmöffnung (44) für das aufzuheizende Fluid (24) aufweist.
Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlusskontakte (64) der Heizfolie (52) jeweils mit einem elektrischen Steckverbinder (66) versehen sind, der in der Kunststoffschicht (48) teilweise eingebettet ist.
Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffschicht (48) ein Verbindungsmittel (68), insbesondere ein Schraubgewinde, für ein Kupplungsteil eines elektrischen Anschlusskabels angeformt ist.
Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (48) Befestigungsmittel (54, 56) aufweist, mittels derer die Heizvorrichtung (42) an dem Filterelement (10) befestigt ist.
Filterelementanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (54, 56) zumindest teilweise als Rastzungen ausgebildet sind.