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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement, das eine einen Fluidraum umfassende
Filtermatte aufweist, die sich zwischen zwei Endkappen des Filterelementes
erstreckt, wobei in Abhängigkeit
der Durchströmungsrichtung
eines zu filtrierenden Fluids die Filtermatte nach außen und/oder
nach innen von einem Stützrohr
umgeben ist, das durch Stapelung aus einzelnen Käfigringsegmenten gebildet ist,
die mittels einer Rastverbindung über Rastnasen miteinander verbindbar
sind, die in zuordenbare Ausnehmungen eingreifen.
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Durch
die
DE 100 29 960
A1 ist ein Filtermodul mit Filterlagen bekannt, insbesondere
in Form von Filterschichten, die sich mit Lagen aus drainierenden
Abstandselementen abwechseln, wobei die erste und die letzte Lage
des Filtermoduls jeweils aus einem drainierenden Abstandselement
besteht und wobei die drainierenden Abstandselemente jeweils wechselseitig
zum Filtrat- und Unfiltratraum einerseits Durchflußelemente
und andererseits Dichtelemente aufweisen, wobei Mittel zum gegenseitigen Verbinden
vorgesehen sind. Als Verbindungsmittel kommen dabei Rastnasen sowie
T-förmige und
pfeilförmige
Rastelemente zum Einsatz, die die Filterlagen außenumfangsseitig umgeben, wobei
die einzelnen Rastnasen außenumfangsseitig
mehrfach an benachbarten Ringsegmenten angeordnet sind und wobei
die Rastnasen eines dahingehenden Paares an Ringsegmenten benach bart
gegenüberliegend
mittels eines Rastbügels
mit Ausnehmungen miteinander fixiert sind, wodurch sich eine pressende
Anlage der jeweils umfaßten
Filterschicht ergibt, die dergestalt gegen eine Anlagefläche des
Haltebügels,
mit dem die Rastnasen aneinandergehalten werden, verpreßt wird.
Für einen
Fluideintritt in das bekannte Filtermodul in den Bereich der drainierenden
Schichten ist im jeweiligen Käfigringsegment
außenumfangsseitig
zwischen zwei jeweils gegenüberliegenden Rastnasen
des Ringsegmentes eine Fluid-eintrittsstelle aufgenommen. Die bekannte
Lösung
baut mithin kompliziert auf und ist somit teuer in der Herstellung,
wozu auch mit beiträgt,
dass eine Vielzahl an Halte- oder Verbindungsbügel mit den Ausnehmungen für die Rastnasen
außenumfangsseitig
am käfigartigen
Stützrohr
zu montieren sind, um das Filtermodul herstellen zu können.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die bekannte Filterelementlösung
dahingehend weiter zu verbessern, dass mit wenigen Bauteilen ein
Stützrohrkäfig erhaltbar
ist, der sich im übrigen
schnell und kostengünstig
montieren läßt. Eine
dahingehende Aufgabe löst
ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner
Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 die Ausnehmungen und die Rastnasen als
Teile der einzelnen Käfigringsegmente
auf einander gegenüberliegenden
Seiten derselben angeordnet sind, weist ein Käfigringsegment jeweils als
Gleichteil zu den anderen Ringsegmenten ausgebildet auf seinen gegenüberliegenden Seiten
Verhakungselemente verschiedener Art auf, so dass eine sinnfällige Verbindung
der Käfigringsegmente
untereinander zur Bildung des käfigartigen Stützrohres
gegeben sind, ohne dass hier separate Bauteile wie beim Stand der
Technik notwendig werden, beispielsweise in Form von eigenständigen Haltebügeln zur
Aufnahme benachbarter Rastnasen an den Käfigringsegmenten.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die Ausnehmungen und Rastnasen des jeweiligen Käfigringsegmentes zueinander
in Umfangsrichtung des Segmentes derart versetzt angeordnet sind, dass
bei erstellter Rastverbindung Fluiddurchtrittsstellen gebildet sind.
Bei erstellter Verrastung verbleiben also aufgrund der versetzten
Anordnung zwischen Ausnehmungen und zuordenbaren Rastnasen Spalte,
die als Fluiddurchtrittsstellen benutzt werden, ohne dass hierfür, wie im
Stand der Technik, eigene Fluiddurchtrittsstellen im eigentlichen
Käfigringsegment,
beispielsweise in Form von Bohrungen, anzubringen sind. Da die dahingehenden
Käfigringsegmente
als Gleichteile vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial geeigneter
Art bestehen, lassen sich diese ohne aufwendige Nachbearbeitung
bezogen auf die Fluiddurchtrittsstellen mit einem üblichen Kunststoff-Formverfahren herstellen,
beispielsweise mittels eines Spritzgußverfahrens.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Filterelementes
ist die jeweilige Rastnase an einem Raststeg des Käfigringsegmentes
angeordnet, wobei die jeweilige Ausnehmung von Stegwänden begrenzt
ist, von denen eine Querstegwand dem Untergriff der jeweils zugeordneten
Rastnase dient. Aufgrund der Stegwände der jeweiligen Ausnehmung
ist diese mit Kammerwänden
versehen, die zu einer Aussteifung des Käfigringsegmentes im Bereich
der Ausnehmung führen,
was zu einer Erhöhung
der Stabilität
für das
käfigartige
Stützrohr führt.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Filterelementes schließt eine
weitere Querstegwand der Ausnehmung diese außenumfangsseitig ab, wobei
die weitere Querstegwand von dem Ring körper des Ringkäfigsegmentes
nach außen
hin derart weit vorsteht, dass die zuordenbare Rastnase in die Ausnehmung
integrierbar ist. Vorzugsweise ist dabei weiter vorgesehen, dass
alle weiteren Querstegwände
sich längs
einer gemeinsamen Außenumfangsfläche des
Filterelementes erstrecken. Unabhängig davon, ob in Durchströmungsrichtung
des Filterelementes von außen
nach innen sich die Filtermatte an einem inneren Stützrohr abstützt oder
bei umgekehrter Fluiddurchströmungsrichtung
an einem äußeren Stützrohr,
sind dergestalt außen-
bzw. innenumfangsseitig am Stützrohr
definierte Anlageflächen
erreicht; zum einen über
die Außenumfangsflächen der
weiteren Querstegwände,
zum anderen durch die Innenumfangsfläche der Ringkörper der
Käfigringsegmente.
Auf diese Art und Weise sind unter dem Druckeinfluß des die
Filtermatte durchströmenden
Fluids Beul- und Verwerfungsvorgänge
für die
Filtermatte, die auch in hohlzylindrischer oder in plissierter Form
vorliegen kann, mit Sicherheit vermieden.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes
greifen die Rastnasen des einen Käfigringsegmentes mit einem
vorgebbaren axialen Spiel in die zuordenbaren Ausnehmungen des benachbart angeordneten
Käfigringsegmentes
ein. Auf diese Art und Weise lassen sich zum einen die Käfigringsegmente
leicht miteinander zur Bildung des käfigartigen Stützrohres
miteinander verbinden und zum anderen lassen sich dergestalt auch
hohe axiale Zugkräfte, die
auf das Element im Betrieb durch den anstehenden Fluiddruck wirken,
sicher beherrschen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Filterelementes ist
vorgesehen, dass die jeweilige Endkappe zu ihrer freien Seite hin
mit Ausnehmungen oder Rastnasen versehen ist, die von den geometrischen
Abmessungen her den Rastnasen bzw. den Ausnehmungen der Käfigringsegmente
entsprechen. Hierdurch ist es möglich,
die Endkappen mit dem käfigartigen
Stützrohr
mechanisch zu verbinden und auf die sonst aufwendig herzustellenden
Klebstoffverbindungen in diesem Bereich kann verzichtet werden.
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Durch
die Verwendung von Käfigringsegmenten
als Gleichbauteile ist ein modulares Konzept für das jeweils zu erstellende
Stützrohr
erreicht und in Abhängigkeit
der Anzahl an Käfigringsegmenten
läßt sich
dergestalt die Baulänge
in definierten Stufungen für
ein Filterelement erreichen.
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Im
folgenden wird das erfindungsgemäße Filterelement
anhand eines Ausführungsbeispiels nach
der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 eine
perspektivische Draufsicht auf das Filterelement als Ganzes;
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2 ein
Käfigringsegment
als Komponente des äußeren Stützrohres
für das
Filterelement nach der 1;
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3 einen
Ausschnitt auf die Verbindungsstelle zweier Käfigringsegmente vom Inneren
des Filterelementes nach der 1 gesehen
betrachtet;
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4 in
der Art einer Zusammenbauzeichnung das Filterelement nach der 1 mit
Stützrohr, Filterelementmatte
und den beiden Endkappen.
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Das
Filterelement nach den 1 und 4 weist
eine einen Fluidraum 10 umfassende Filtermatte 12 üblicher
Bauart auf. Die dahingehende Filtermatte 12 kann gemäß der Darstellung
nach der 4 als Hohlzylinder ausgebildet
sein aber auch in Form einer plissierten, also aufgefalteten Mehrschicht-Filtermatte (nicht
dargestellt). Die dahingehende Filtermatte 12 erstreckt
sich zwischen einer oberen Endkappe 14 sowie einer unteren
Endkappe 16. Zur Aufnahme der gegenüberliegenden Filtermattenenden
kann in den Endkappen 14, 16 ein ringförmiger Aufnahmekanal 18 vorgesehen
sein. Im vorliegenden Fall wird die Filtermatte 12 in ein
hohlzylindrisches Stützrohr 20 eingebracht
und die Außenumfangsseite
der Filtermatte 12 stützt
sich an der Innenumfangsseite 22 des Stützrohres 20 ab. Bei
einem dahingehenden Aufbau ist das Filterelement dann für die Durchströmung von
innen nach außen
mit einem verschmutzten Fluid vorgesehen, das dergestalt die Filtermatte 12 von
innen nach außen
durchströmt und
die im Fluid befindlichen Verschmutzungen werden dergestalt über die
Filtermatte 12 abfiltriert.
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Um
einen reibungslosen Durchtritt zu gewährleisten zwischen der Innenseite
des Filterelementes und der Außenseite
desselben, das von dem Gehäuse
einer üblichen
Filtervorrichtung (nicht dargestellt) umgeben ist, weist das Stützrohr
20 einen käfigartigen
Aufbau auf mit Fluiddurchtrittsstellen
24 (vgl. Teilausschnittsfigur
gemäß der Darstellung
nach der
3). Die dahingehenden Fluiddurchtrittsstellen
umfassen gleichmäßig das
Filterelement und durchdringen dergestalt das genannte Stützrohr
20, so
dass weitestgehend ein homogener Fluidstrom innerhalb des Filterelementes
gewährleistet
ist, was sich günstig
auf die Energiebilanz eines dahingehenden Filterelementes auswirkt
nebst Filtervorrichtung, in der das Filterelement integriert ist.
Ist die Filtermatte
12 verschmutzt und für einen
weiteren Filtrationsbetrieb nicht geeignet, ist das Filterelement
gegen ein neues zu tauschen und wie sich ein dahingehender Austausch
gestaltet und wie eine Filtervorrich tung für das erfindungsgemäße Filterelement
auszusehen hat, ist beispielhaft in der
DE 103 13 239 der Anmelderin beschrieben.
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Bei
einer nicht näher
dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Filterelementes kann
es auch vorgesehen sein, dass bei umgekehrter Durchströmungsrichtung
des Filterelementes, also von außen nach innen, sich dieses
an einem inneren Stützrohr
abzustützen
hat. Der Aufbau für
ein dahingehendes Innenstützrohr
erfolgt dann entsprechend dem Aufbau des Außenstützrohres 20, nur eben
mit entsprechend geänderten
Durchmesserverhältnissen.
Sofern beabsichtigt ist, bei einer speziellen Ausführungsform
die Filtermatte 12 in beiden Durchströmungsrichtungen zu betreiben
und beispielsweise in Umkehr-Durchströmungsrichtung, um in der Filtermatte 12 aufgenommene
Verschmutzungen durch Rückspülung mit
bereits gereinigtem Fluid aus dem Filterelement auszuspülen, ist
bevorzugt vorzusehen, dass das Filterelement sowohl innen- als auch außenumfangsseitig
mit dem Stützrohr 20 versehen ist.
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Das
genannte Stützrohr 20 ist
aus einzelnen Käfigringsegmenten 26 aufgebaut,
die in der Form von Gleichteilen ausgebildet sind. Ein dahingehendes
einzelnes Käfigringsegment 26 ist
in der 2 in perspektivischer Draufsicht dargestellt.
Bei der Ausführungsform
eines Stützrohres 20 nach
den 1 und 4 ist dieses aus insgesamt acht
Käfigringsegmenten 26 gemäß der Darstellung
nach der 2 aufgebaut. Demgemäß ist es
möglich,
durch Übereinanderstapelung
von einer vorgebbaren Anzahl an Käfigringsegmenten 26 gemäß der Darstellung
nach der 2 beliebig vorgebbare Längen an Stützrohren 20 zu
erzeugen und dergestalt in der Art eines modular aufbauenden Baukastensystems
mit Gleichteilen beliebige Längen
an Filterelementen herzustellen. Die einzelnen aufeinander zu stapelnden
Käfigringsegmente 26 werden über eine
als Ganzes mit 28 bezeichnete Rastverbindung über Rastnasen 30 untereinander
verbunden, die in zuordenbare Ausnehmungen 32 des jeweils
benachbart angeordneten Käfigringsegmentes 26 eingreifen
(vgl. 3). Wie des weiteren die 2 zeigt,
sind die Ausnehmungen 32 und die Rastnasen 30 als
einstückiger Bestandteil
der einzelnen Käfigringsegmente 26 auf einander
gegenüberliegenden
Seiten des jeweiligen Ringsegmentes 26 angeordnet. Ferner
sind die Ausnehmungen 32 und die Rastnasen 30 des
jeweiligen Käfigringsegmentes 26 zueinander
in Umfangsrichtung des Segmentes 26 versetzt angeordnet.
Insbesondere ist unterhalb der Ausnehmungen 32 in Blickrichtung
auf die 2 gesehen in dem Abstand zweier
benachbarter Ausnehmungen 32 eine Rastnase 30 angeordnet.
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Bei
erstellter Rast- oder Clipverbindung entstehen dann dergestalt T-förmige Fluiddurchtrittsstellen 24 innerhalb
des Stützrohres 20 gemäß der Darstellung
nach der 3. Die jeweilige Rastnase 30 ist
an einem nach unten vorkragenden Raststeg 34 des jeweiligen
Käfigringsegmentes 26 angeordnet, wobei
sich über
den Raststeg 34 in gewissem Maße eine Elastizität für die jeweilige
Rastnase 30 ergibt, um dergestalt das Herstellen der Rast-
oder Clipverbindung mit zuordenbaren Ausnehmungen des benachbarten
Käfigringsegmentes 26 zu
erleichtern. Wie sich des weiteren aus der 3 ergibt,
ist die jeweilige Ausnehmung 32 von Stegwänden 36 begrenzt,
die einstückig
an die obere Randseite des Ringsegmentes 26 angeformt sind.
Die dahingehenden Stegwände 36 sind
nach oben hin offen und dienen dergestalt dem Einfahren der zuordenbaren Rastnase 30 mit
Raststeg 34. Des weiteren erstreckt sich zwischen den beiden
Stegwänden 36 einer
jeden Ausnehmung 32, und zwar im oberen Drittel einer jeden
Ausnehmung 32, eine Querstegwand 38, die dem Untergriff
der zuordenbaren Rastnase 30 eines Raststeges 32 dient.
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Des
weiteren ist eine weitere Querstegwand 40 vorhanden, die
die jeweilige Ausnehmung 32 nach außen hin umfangsseitig abschließt, wobei
die genannte weitere Querstegwand 40 von dem Ringkörper 26 des
Ringkäfigsegmentes 26 derart
nach außen
hin weit vorsteht, dass die zuordenbare Rastnase 30 derart
in die Ausnehmung 32 integrierbar ist, dass nach außen hin
im wesentlichen ein geschlossener Anlagewandbereich entsteht, was
insbesondere von Vorteil ist, sofern das Stützrohr 20 dazu vorgesehen
ist, die Filtermatte 12 innenumfangsseitig abzustützen. Ansonsten
bilden die Innenrippen 42 eines jeden Käfigsegmentes 26 stegartige
Anlageflächen
aus für
die Abstützung
des Außenumfanges
der Filtermatte 12, die bei einer Durchströmungsrichtung von
innen nach außen
sich an den dahingehenden Innenrippen 42 beulsteif abstützt.
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Wie
sich des weiteren aus der 3 ergibt, greifen
die Rastnasen 30 des einen Käfigringsegmentes 26 mit
einem vorgebbaren axialen Spiel in die zuordenbare Ausnehmung 32 des
benachbart angeordneten Käfigringsegmentes 26 ein.
Aufgrund dieses axialen Spieles ist zum einen der Verrastungs- oder
Clipvorgang erleichtert und sofern Fluid druckbedingt axiale Zugkräfte auf
die einzelnen Käfigringsegmente 26 ausübt, wird
ein etwaig vorhandenes Restspiel dergestalt ausgeglichen. Die in
der 4 gezeigten Endkappen 14, 16 weisen
zu ihren freien Seiten hin jeweils stegartig nach unten verlängerte Rastnasen 30 an
Raststegen 34 auf, die korrespondierend in die oberen Ausnehmungen
des oberen Käfigringsegmentes 26 des
Stützrohres 20 einrasten. Vergleichbar
weist die untere Endkappe 16 zu ihrem nach oben hin vorstehenden
Rand die Ausnehmungen 32 auf, die wiederum mit den zuunterst
angeordneten Rastnasen 30 verrasten des in Blickrichtung auf
die 4 gesehen unteren Käfigringsegmentes 26.
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Auch
insoweit lassen sich die Endkappen 14, 16 als
Gleichteile ausbilden.
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Durch
den gezeigten modularen Aufbau des Filterelementes mit seinen Käfigringsegmenten 26 läßt sich
dergestalt eine einfache bauliche Änderung der Länge des
jeweiligen Stützrohres 20 für das Filterelement
erreichen. Durch die weiter formschlüssige Verbindung zweier Käfigringsegmente 26 und
den endseitigen Ringelementen an den Endkappen 14, 16 lassen
sich derart im Betrieb des Filterelementes axiale Zugkräfte sicher
aufnehmen und beherrschen. Die Montage für das Filterelement mit seinem
Stützrohr 20 ist
einfach und für
einen Monteur selbsterklärend,
wobei die dahingehenden Montagevorgänge sich auch automatisieren
lassen.