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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Filter, der auch als Filteranordnung bezeichnet werden kann, für ein Fluid, z.B. für Hydrauliköl. Der Filter hat einen Zulaufanschluss für das zu reinigende Fluid und einen Ablaufanschluss für das gereinigte Fluid. Derartige Filter können einen Filtertopf aufweisen, in dem ein Filterelement angeordnet ist, die oft kreiszylindrisch und zusammen konzentrisch um eine Längsachse des Filters angeordnet sind. An seiner Oberseite ist der Filtertopf von einem Filterkopf verschlossen ist. An dem Filterkopf sind die Anschlüsse angeordnet.
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Das zu reinigende Fluid strömt radial nach innen durch den Zulaufanschluss und wird durch einen im Filterkopf gebildeten Zulauf(kanal) nach unten abgelenkt und in einen äußeren Bereich des Filtertopfes geführt. Von dort strömt das Fluid radial nach innen durch das Filterelement, wo die Abscheidung der Schmutzpartikel erfolgt. Aus dem Innenraum des Filterelements strömt das gereinigte Fluid zunächst nach oben durch einen Ablauf(kanal) und dann radial nach außen durch den Ablaufanschluss.
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Die
DE 10 2009 037 736 A1 offenbart einen derartigen Filter, wobei der Zulauf und/oder der äußere Zulaufraum im Filtertopf derart gestaltet sind, dass auf das einströmende Fluid durch einen Zyklon-Effekt eine radial nach außen zur Wand des Filtertopfes gerichtete Zentrifugalkraft wirkt, womit bereits erste Partikel aus dem Fluid abgeschieden werden.
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Der Zulauf bietet dabei zwei Strömungspfade für das zu reinigende Fluid, nämlich einen so genannten Längskanalabschnitt und einen so genannten Schrägkanalabschnitt, die beide in dem Filterkopf gebildet sind. Dabei hat das Fluid auch die Möglichkeit an keinem dieser Kanalabschnitte entlangzuströmen, sondern nach der Durchströmung des Zulaufanschlusses einen demgegenüber verkürzten Strömungspfad zum Filtertopf zu „nehmen“. Bei der typischen Einbaulage dieses Filters ist dieser verkürzte Strömungspfad direkt nach unten gerichtet.
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Damit strömt das Fluid im ungünstigen Fall nur entlang dem verkürzten Strömungspfad und nur an einer Seite bzw. an einem Umfangsbereich in den Filtertopf hinein. Dann strömt das Fluid entsprechend weitgehend auch nur an einem Umfangsbereich durch das Filterelement hindurch.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde die Strömung des Fluids durch den Filter besser und zielgerichteter führen zu können z.B. um ihn besser vergleichmäßigen zu können und den Filter somit effektiver zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Filter, der auch als Filteranordnung bezeichnet werden kann, und der einen Filtertopf und einen Filterkopf aufweist. In dem Filterkopf sind ein mit einem Zulaufanschluss verbundener Zulauf(kanal) und ein mit einem Ablaufanschluss verbundener Ablauf(kanal) gebildet. Erfindungsgemäß sind/ist der Zulauf und/oder der Ablauf in mehrere voneinander getrennte Teilkanäle unterteilt. Eingangsseitig ist jeweils zwischen zwei Teilkanälen ein Strömungsteiler vorgesehen. Anders ausgedrückt ist stromauf von jeweils zwei Teilkanälen jeweils ein Strömungsteiler vorgesehen. Durch die Teilkanäle kann das zuströmende Fluid und/oder das abströmende Fluid besser und zielgerichteter geführt werden. Es steht beim Einströmen bzw. Ausströmen mehr Fläche bei gleicher Fluidmenge zur Verfügung, was zu einer effizienteren Strömung führt. Damit wird der Strömungswiderstand des Filters gering gehalten. Die Verschmutzung des Filterelements wird vergleichmäßigt. Damit wird die Schmutzaufnahme erhöht, und der erfindungsgemäße Filter ist effizienter.
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Bei einer fertigungstechnisch einfachen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filters ist der Filterkopf mit dem Zulauf und mit dem Ablauf und mit dem Strömungsteiler einstückig gebildet. Fertigungstechnisch besonders einfach ist es, wenn auch der Zulaufanschluss und/oder der Ablaufanschluss einstückig mit dem Filterkopf gebildet sind.
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Wenn der Zulauf in die erfindungsgemäßen Teilkanäle unterteilt ist, erstrecken sich die Teilkanäle von dem mindesten einen Strömungsteiler bis zu einem jeweiligen oder gemeinsamen Mündungsbereich, der benachbart zum Filtertopf angeordnet ist. Dabei kann (stromauf der Teilkanäle) vom Zulaufanschluss bis zum Strömungsteiler ein gemeinsamer Haupt-Zulaufkanal vorgesehen sein.
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In einer typischen Einbaulage des Filters ist der Mündungsbereich etwas oberhalb eines Innenraums des Filtertopfes angeordnet und kann mit einer unteren Ebene des Filterkopfes zusammenfallen.
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Wenn der Filtertopf und ein Filterelement eine Filterachse haben, und wenn der Ablauf ungeteilt und abschnittsweise konzentrisch zur Filterachse angeordnet ist, sind die zulaufseitigen Teilkanäle vorzugsweise zumindest abschnittsweise oder im Wesentlichen am Außenumfang des konzentrischen Abschnitts des Ablaufs angeordnet. Damit ist eine mehrseitige - idealerweise vollumfängliche - Einströmung des Fluids in den zwischen dem Filtertopf und dem Filterelement gebildeten äußeren Bereich des Filtertopfes möglich oder erzeugt. Folglich ist eine mehrseitige - idealerweise vollumfängliche - Durchströmung des Filterelements möglich oder erzeugt.
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Wenn der Filtertopf die Filterachse hat, und wenn der Ablauf ungeteilt und abschnittsweise konzentrisch zur Filterachse angeordnet ist, ist der Strömungsteiler vorzugsweise als Steg oder an einem Steg ausgebildet. Dieser erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen radial zur Filterachse zwischen dem Ablaufkanal und einer Außenwand des Filterkopfes.
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Um den Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Filters weiter zu reduzieren, ist der Strömungsteiler vorzugsweise strömungsgünstig geformt. Dies kann eine zunehmende Dicke des Strömungsteilers in eine Anströmrichtung bedeuten. Diese Anströmrichtung ist radial zur Filterachse, wenn der Zulaufanschluss eine zur Filterachse radiale Mittelachse hat.
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Alternativ kann der Strömungsteiler auch als extra Bauteil in den Filterkopf eingesetzt sein.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich einer der Teilkanäle in einer ersten Richtung gekrümmt um die Filterachse und/oder um den Ablauf herum, während sich ein anderer Teilkanal in eine der ersten Richtung entgegen gesetzten Richtung gekrümmt um die Filterachse und/oder den Ablauf herum erstreckt. Damit kann der Fluidstrom, der durch den Zulaufanschluss und gegebenenfalls durch den Haupt-Zulaufkanal strömt, mit strömungsgünstigen Teilkanälen auf einander gegenüber liegende Seiten des Filtertopfes aufgeteilt werden und so - insbesondere im Falle von lediglich zwei Teilkanälen - optimal vergleichmäßigt werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zulaufseitig zwei Teilkanäle vorgesehen, die unterschiedliche Querschnitte haben, womit der eine Teilkanal ein größerer Teilkanal ist, während der andere Teilkanal ein kleinerer Teilkanal ist. Damit definiert der größere Teilkanal eine Rotationsrichtung eines Zyklon-Effektes des Fluids beim Einströmen in den äußeren Bereich des Filtertopfes, der zwischen dem Filtertopf und dem Filterelement gebildet ist. Mittels des Zyklon-Effekts werden bereits erste Partikel aus dem Fluid abgeschieden bevor es durch das Filterelement endgültig gereinigt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der größere Teilkanal länger als der kleinere Teilkanal.
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Wenn der Zulaufanschluss die senkrecht zur Filterachse gerichtete Mittelachse hat, weist vorzugsweise der kleinere Teilkanal eine stärkere zum Filtertopf gerichtete Krümmung auf, als der größere Teilkanal. In einer typischen Einbaulage des Filters sind diese beiden Krümmungen (in die Strömungsrichtung des jeweiligen Teilstroms betrachtet) nach unten gerichtet.
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Vorzugsweise hat auch der Ablaufanschluss eine senkrecht zur Filterachse gerichtete Mittelachse. Wenn die Mittelachsen der beiden Anschlüsse zusammenfallen, eignet sich der erfindungsgemäße Filter besonders als Leitungsfilter.
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Vorzugsweise ist die geringere Krümmung des längeren Teilkanals an dessen der Mündung gegenüber liegenden Seite angeordnet. Die stärkere Krümmung des kürzeren Teilkanals ist dann analog an dessen der Mündung gegenüber liegenden Seite angeordnet. Dann können die beiden Teilströme mittels der jeweiligen Krümmung zum Filtertopf gelenkt werden. In einer typischen Einbaulage des Filters sind die Krümmungen der beiden Teilkanäle an einer oberen Seite des jeweiligen Teilkanals angeordnet. Dann können die beiden Teilströme ergänzend mittels der Schwerkraft zum Filtertopf gelenkt werden.
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Vorzugsweise ist die stärkere Krümmung des kleineren Teilkanals - in Strömungsrichtung des entsprechenden Teilstroms betrachtet - am Ende parallel zur Filterachse ausgerichtet. In einer typischen Einbaulage des Filters ist diese Krümmung senkrecht nach unten ausgerichtet. Damit hat der kleinere Teilstrom keine Komponente seiner Strömungsrichtung in Umfangsrichtung des Filtertopfes und kann von dem größeren Teilstrom mit in dessen Strömungsrichtung beschleunigt werden, die die Rotationsrichtung des Zyklon-Effektes ist.
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Der kleinere Teilstrom nutzt eine gesonderte Fläche zur Strömung, welche sogar als Sperrströmung für den größeren Teilstrom genutzt werden könnte, damit der hier erzeugte Zyklon-Effekt noch effizienter wird.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters anhand der Figuren erläutert.
- 1 zeigt einen Ausschnitt einer Seitensicht des Filters gemäß dem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen Ansicht des Filters aus 1;
- 3 zeigt eine Draufsicht des Filters aus den 1 und 2;
- 4 zeigt einen Querschnitt durch den Filterkopf des Filters aus den vorhergehenden Figuren;
- 5 zeigt den Filterkopf aus 4 in einer Ansicht von unten; und
- 6 zeigt den Filterkopf aus 4 in einem Längsschnitt.
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1 zeigt in einer Seitenansicht insbesondere einen Filterkopf 1 und einen Filtertopf 2 eines erfindungsgemäßen Filters, wobei der Filtertopf 2 lediglich schematisch und teilweise dargestellt ist. Der Filtertopf 2 hat eine kreiszylindrische Außenwand und definiert damit eine Filterlängsachse 4.
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In einer Einbaulage des Filters ist die Filterlängsachse 4 senkrecht ausgerichtet, und an einer Oberseite des Filtertopfes 2 ist der Filterkopf 1 angeordnet, der damit auch den Filtertopf 2 verschließt.
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An dem Filterkopf 1 sind einerseits ein Zulaufanschluss 6 und andererseits ein Ablaufanschluss 8 einstückig ausgebildet. Sie haben eine gemeinsame Mittelachse 10, die die Filterachse 4 senkrecht schneidet. Damit ist der gezeigte Filter als Leitungsfilter ausgelegt.
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Weiterhin zeigt 1 einen Eingang 12a eines Ablaufs, die ebenfalls konzentrisch zur Filterlängsachse 4 angeordnet ist. Das gereinigte Fluid steigt aus dem Filtertopf 2 durch diesen Eingang 12a und strömt durch den Ablaufanschluss 8 (in 1 nach links) aus dem Filter heraus.
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2 zeigt insbesondere den Filterkopf 1 in einer perspektivischen Ansicht auf den Zulaufanschluss 6. Ein Zulauf, der den Zulaufanschluss 6 mit einem radial äußeren Bereich des Innenraums des Filtertopfs 2 verbindet, ist bei diesem Ausführungsbeispiel zweigeteilt ausgeführt. Dazu ist ein Strömungsteiler 14 vorgesehen, der das zugeführte Fluid (gemäß den beiden gestrichelten Pfeilen) in einen (in 2 linken) größeren Teilkanal 16 und einen (in 2 rechten) kleineren Teilkanal 18 aufteilt. Dazu ist in der (in 2 rechten) Seitenwandung des größeren Teilkanal 16 eine Abzweigung vorgesehen, die insbesondere vom Strömungsteiler 14 gebildet ist. Der Strömungsteiler 14 ist an einem Steg ausgebildet, der sich vom Ablauf 12 radial etwa nach außen erstreckt und dabei eine abnehmende Dicke aufweist.
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3 zeigt den Filterkopf 1 in einer Draufsicht. Es ist zu erkennen, dass stromab des Zulaufanschlusses 6 zunächst ein Haupt-Zulaufkanal 20 vorgesehen ist, in dem das zuströmende Fluid noch ungeteilt ist. Weiterhin ist zu erkennen, dass sich der größere Teilkanal 16 in einer ersten Richtung (in 3 im Uhrzeigersinn) um den Ablauf 12 herum erstreckt, während der kleinere Teilkanal 18 in einer entgegengesetzten Richtung (in 3 gegen den Uhrzeigersinn) um den Ablauf 12 herum sich erstreckt.
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4 zeigt - ebenfalls in einer Blickrichtung von oben - einen Querschnitt des Filterkopfes 1. Der größere Teilkanal 16 führt den größeren Teil-Volumenstrom des zulaufenden Fluids dem (unterhalb der Zeichenebene liegenden) Filtertopf zu, während der mittels des Strömungsteilers 14 abgezweigte kleinere Teil-Volumenstrom über den kleineren Teilkanal 18 dem Filtertopf zugeführt wird.
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5 zeigt den Filterkopf 1 des erfindungsgemäßen Filters in einer Schrägansicht von unten. Dabei ist konzentrisch mittig der Eingang 12a des Ablaufs 12 dargestellt. Kreisbogenförmig um den ersten Abschnitt des Ablaufs 12 herum erstreckt sich (in 5 oben) der größere Teilkanal 16, während sich (in 5 unten) auf einem Kreisbogen des gleichen Kreises der kleinere Teilkanal 18 erstreckt. Es ist zu erkennen, dass der größere Teilkanal 16 länger ist, als der kleine Teilkanal 18.
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Weiterhin ist ein radialer Steg 22 dargestellt, an dem der Strömungsteiler 14 gebildet ist, wobei der Strömungsteiler 14 in 5 durch den Steg 22 verdeckt ist.
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Beide Teilkanäle 16, 18 haben an ihrer jeweiligen dem Filtertopf 2 gegenüber liegenden (in 5 sichtbaren) Innenseite eine konkave Krümmung. Diese Seite ist in der bevorzugten Einbaulage des Filters oberhalb des jeweiligen Teilkanals 16, 18. Der längere Teilkanal 16 hat diesbezüglich eine geringere Krümmung als der kürzere Teilkanal 18.
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Jeder Teilkanal 16, 18 hat einen nierenförmigen Mündungsbereich, der sich von dem Steg 22 kreisbogenförmig um den ersten Abschnitt des Ablaufs 12 herum erstreckt. Abweichend wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein gemeinsamer Mündungsbereich 26 der beiden Teilkanäle 16, 18 definiert, der sich etwa 270° erstreckt, und von dem der Steg 22 etwas beabstandet ist. Dieser gemeinsame Mündungsbereich 26 ist senkrecht zur Filterlängsachse 4 und in der bevorzugten Einbaulage des Filters waagerecht.
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6 zeigt in einem Längsschnitt den Filterkopf 1 des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filters aus den vorhergehenden Figuren. Dabei ist insbesondere auch der zur Filterlängsachse 4 senkrecht ausgerichtete gemeinsame Mündungsbereich 26 dargestellt, der einen in 6 erkennbaren Abstand zu unteren Rand des Steges 22 hat, an dem der Strömungsteiler 14 ausgebildet ist.
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Weiterhin sind in 6 der Filtertopf 2 und ein darin konzentrisch angeordnetes Filterelement 24 geschnitten und schematisch dargestellt, das aufgrund der erfindungsgemäß aufgefächerten Zuströmung idealerweise allseits radial von außen nach innen durchströmt wird.
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Der Filterkopf 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels ist mit dem Zulaufanschluss 6, dem Haupt-Zulaufkanal 20, dem Steg 22, dem Strömungsteiler 14, den beiden Teilkanälen 16, 18, dem Ablauf 12 und dessen Eingang 12a und mit dem Ablaufanschluss 8 einstückig aus Kunststoff gebildet oder gusstechnisch hergestellt ist.
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Offenbart ist ein Filter, der eine aufgefächerte Strömung aufweist, in dem ein betroffener Kanal mehrgeteilt oder mehrteilig ausgeführt ist. Z.B. ist der Zulaufkanal eines Leitungsfilters zweigeteilt ausgeführt, wobei die beiden Teilströme unterschiedlich sein können. Genauer gesagt können die beiden Teilströme unterschiedlich groß und in unterschiedlichen Strömungsrichtungen in den Filtertopf eintreten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009037736 A1 [0003]
