DE19849998A1

DE19849998A1 - Filter

Info

Publication number: DE19849998A1
Application number: DE19849998A
Authority: DE
Inventors: Werner Schnabel
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-04
Also published as: WO2000025893A1; ES2195627T3; EP1128891B1; ATE233122T1; DE59904397D1; EP1128891A1

Abstract

Es wird ein Filter vorgeschlagen, der eine Rundfilterpatrone aufweist. Diese Rundfilterpatrone ist außen zylindrisch und besitzt einen konischen Innenraum. Die Gestalt der Rundfilterpatrone kann durch ein entsprechendes Faltverfahren bahnförmigen Filtermaterials erreicht werden. Es wechseln dabei schräge Falten 19, gerade Falten 16 ab, wobei die Hälfte der geraden Falten die Außenkanten der Filterpatrone und die schrägen Filterkanten der Innenkante der Filterpatrone bilden. Diese Gestaltung der Filterpatrone ermöglicht die Unterbringung einer großen effektiven Filterfläche auf begrenztem Bauraum. Gleichzeitig kann durch den konischen Innenraum der Filterpatrone der Luftaustritt einen genügenden Querschnitt aufweisen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Filter, umfassend ein Gehäuse mit darin eingesetzter Rundfilterpatrone nach der Gattung des Patentanspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Rundfilterpatrone, die zum Einsatz in dem beanspruchten Filter geeignet ist, nach der Gattung des unabhängigen Anspruches 8.

Der Aufbau von Filtern, in denen Rundfilterpatronen zum Einsatz kommen, ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Rundfilterpatronen werden in den meisten Fällen von außen nach innen durchströmt, wobei das filtrierte Fluid aus dem zylindrischen Innenraum durch eine Öffnung im Deckel oder Boden der Rundfilterpatrone zum Ausgang des Filtergehäuses geleitet wird. Der Durchmesser der Ausgangsöffnung in der Abdeckung der Rundfilterpatrone ist durch den Durchmesser des Innenraums der Patrone begrenzt. Dieser ergibt sich aus dem Durchmesser der Filterpatrone abzüglich der Faltenhöhe des eingesetzten Filtermediums.

Einerseits erlaubt eine möglichst große Faltenhöhe eine große effektive Filterfläche der Rundfilterpatrone bei gleichbleibenden Außenabmessungen. Andererseits muß die Ausgangsöffnung für das gefilterte Medium einen genügenden Querschnitt aufweisen, um das Fluid ableiten zu können. Bei vorgegebenen Abmessungen der Rundfilterpatrone ist da her zwischen diesen beiden Gestaltungseinflüssen abzuwägen und einen Kompromiß zu finden.

Aus der DE 196 08 589 ist eine kegelige Filterpatrone bekannt. Diese weist den Vorteil auf, daß der Innenraum der Filterpatrone sich kegelig zur Auslaßöffnung an der einen Endscheibe an der eine Filterpatrone hin öffnet. Dies entspricht in günstiger Weise den Durchströmungsverhältnissen an der Filterpatrone, die von der zu fördernden Fluidmenge abhängen. Soll bei einer solchen Patrone jedoch eine gleichmäßige Faltenteilung über die gesamte Höhe der Luftfilterpatrone erreicht werden, muß das Filtermedium vor der Faltung eine kreisförmige Gestalt aufweisen. Dies wirkt sich negativ auf die dadurch verursachten Fertigungskosten der Kegelfilterpatrone aus.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Filter zu schaffen der wirtschaftlich in der Herstellung ist. Gleichzeitig soll aber das Verhältnis zwischen effektiver Filterfläche und Einbauvolumen des Filters optimiert sein. Dabei soll die Auslaßöffnung des Filters derart dimensioniert sein, daß ihre Größe unkritisch gegenüber dem Volumendurchsatz des zu filternden Fluides ist. Außerdem wird gemäß Anspruch 8 eine Rundfilterpatrone beansprucht die diese Aufgabe bei Einbau in ein zugehöriges Gehäuse erfüllt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Filter besteht aus einem Gehäuse, in das eine Rundfilterpatrone eingebaut ist. Bestandteil der Rundfilterpatrone ist ein Filtermedium, welches aus einem flachen Material, z. B. Vlies oder Papier, besteht, welches faltbar ist. Das Filtermedium ist derart gefaltet, daß die Außenkanten der Filterfalten auf einem Zylindermantel liegen. Die Innenfalten des Filtermediums bilden einen konischen Innenraum in der Rundfilterpatrone. Der Auslaß der Rundfilterpatrone wird vorteilhafterweise auf der Seite vorgesehen, auf der der Innenraum der Rundfilterpatrone den größeren Durchmesser aufweist. Dadurch wird die konische Aufweitung des Innenraums zum Auslaß hin unter strömungstechnischen Gesichtspunkten optimal genutzt. Das Äußere, also das Einbauvolumen der Rundfilterpatrone weist dagegen eine zylindrische Form auf, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die erfindungsgemäße Rundfilterpatrone kann daher auch in Gehäuse eingesetzt werden, die für Rundfilterpatronen mit herkömmlichen zylindrischen Innenraum geeignet sind. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß die Anschlußmaße übereinstimmen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Rundfilterpatrone aus einer rechteckigen Filterbahn. Zum einen läßt sich dadurch ein Verschnitt beim Zuschnitt der Filterbahn vermeiden. Das Filtermedium kann z. B. rollenweise verarbeitet werden. Zum andern läßt sich dieser Prozeß leicht automatisieren, da bandförmiges Filtermaterial der Faltmaschine einfach zugeführt werden kann. Zur Herstellung der Rundfilterpatronen werden die Filterbahnen ringförmig zusammengeschlossen. Die Stirnseiten des sich ergebenden zylindrischen Filterkörpers werden dann mit einem Abschluß versehen, von denen mindestens einer die Ausleitung des zu filternden Fluids ermöglicht.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird das rechteckige Filtermedium in einer Weise gefaltet, das gerade Filterkanten sich mit schrägen Filterkanten abwechseln. Mit gerade ist gemeint, daß die Filterfalten sich in einem rechten Winkel zu dem Rand der Filterbahn befinden, der anschließend die Stirnseite der Rundfilterpatrone bildet. Diese geraden Filterkanten bilden bei der fertigen Filterpatrone dann den zylindrischen Außenmantel. Zwischen den geraden Filterkanten sind schräge Filterkanten vorgesehen, und zwar in der Weise, daß jeweils zwei schräge Filterkanten aufeinander zu liegen kommen, wenn die zwischen ihnen liegende gerade Filterkante zusammengeklappt wird. Durch dieses Faltverfahren bilden sich im Inneren der Rundfilterpatrone schräge Filterkanten aus, die den konischen Innenraum bilden. Die schrägen Filterkanten können entweder von einem Rand der rechteckigen Filterbahn zum andern Rand verlaufen oder beginnend an einem Rand der Filterbahn in die geraden Filterkanten hineinlaufen.

Es ist vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Filterpatrone nur einen Auslaß vorzusehen und zwar auf der Seite, wo der konische Innenraum seinen größten Durchmesser aufweist. Die andere Seite des Innenraums kann durch den Abschluß der Filterpatrone vollständig verschlossen werden. Dies erleichtert die Abdichtung zwischen Rohseite und Reinseite des Filters. Es ist vorteilhaft, die Abschlüsse der Filterpatrone aus PUR- Schaum oder einer aufschäumbaren Klebefolie zu fertigen. Auf diese Weise gelingt eine wirtschaftliche Herstellung der Filterpatronen, indem die Stirnseiten des Filtermediums einfach in die Abschlüsse eingegossen werden bzw. durch Ausdehnung der Abschlüsse verklebt werden. Im übrigen ist eine derart hergestellte Filterpatrone metallfrei und kann deswegen problemlos thermisch entsorgt werden.

In einer Modifikation der Erfindung weist der Innenraum der Filterpatrone ein Stützrohr auf. Dieses kann ebenfalls in die Abschlüsse mit eingegossen sein und verhindert eine Deformation der Filterpatrone im Falle eines zu großen Druckunterschiedes zwischen Roh- und Reinseite. Das Stützrohr ist entsprechend der Gestalt des Innenraums ebenfalls konisch ausgeführt. Dies bietet gleichzeitig den Vorteil einer vereinfachten Fertigung. Die konische Innenkontur des Stützrohrs kann nämlich gleichzeitig als Aushebeschräge für den Kerneinsatz des entsprechenden Spritzgießwerkzeuges dienen.

Eine Rundfilterpatrone gemäß Anspruch 7 weist die gleichen Vorteile wie oben genannt auf. Sie ist zum Einbau in ein Filtergehäuse gemäß Anspruch 1 geeignet.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen

Fig. 1 den Mittelschnitt durch ein Filtergehäuse, in das die erfindungsgemäße Rundfilterpatrone mit Stützrohr eingebaut ist,

Fig. 2 die perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der gefalteten Filterbahn, wobei diese bereits in die ringförmige Gestalt gebogen ist, die die Filterbahn in der Rundfilterpatrone einnimmt und

Fig. 3-5 verschiedene Varianten für die Einbringung von Falten in die Filterbahn, wobei diese als Aufsicht auf die ungefaltete Filterbahn dargestellt sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 dargestellte Filter besteht aus einem Gehäuse 1 und einer Rundfilterpatrone 2. Das Gehäuse ist topfförmig aufgebaut und läßt daher einen Wechsel der Filterpatrone 2 zu. Oberschale 3 und Unterschale 4 werden durch Verbindungsmittel 5 zusammengehalten, wobei die Dichtung zwischen den Gehäuseteilen z. B. durch eine an die Unterschale angespritzte Dichtlippe 6 gewährleistet sein kann. Im Gehäuseinneren sind Absätze 7, 7a vorgesehen, die für eine axiale und radiale Fixierung der Filterpatrone verantwortlich sind. Die Rundfilterpatrone 2 besteht aus einem gefaltetem Filtermedium 8 und einem gitterförmigen Stützrohr 9 welche in die Abschlüsse 10 und 10a eingegossen sind. Der obere Abschluß weißt eine Öffnung auf, die auf einen Anschlußstutzen 11 im Inneren des Filtergehäuses geschoben werden kann. Der Anschlußstutzen 11 ist mit einem Auslaß 12 für das gefilterte Medium verbunden. Das zu filternde Fluid wird durch einen Einlaß 13 in das Gehäuse geleitet, durchdringt das Filtermedium 8 von außen nach innen und verläßt durch einen konischen Innenraum 14 über den Auslaß 12 gereinigt das Filtergehäuse. Die Abdichtung zwischen Rohseite und Reinseite des Filters erfolgt durch die elastisch ausgeführten Abschlüsse 10, 10a. Der untere Abschluß 10a verschließt die untere Öffnung des konischen Innenraums 14 vollständig. Die Dichtung am oberen Abschluß 10 kommt durch Aufstecken der Rundfilterpatrone 2 auf den Anschlußstutzen 11 zustande.

Der Fig. 2 ist die räumliche Ausbildung einer Faltvariante einer Filterbahn 15 zu entnehmen, die zur Erzeugung der Rundfilterpatrone 2 mit konischem Innenraum 14 geeignet ist. Diese Rundfilterpatrone weist den Außendurchmesser d auf. Dieser wird durch Außenkanten 16 der Filterfalten gebildet. Da die Rundfilterpatrone außen zylindrisch ist, bleibt der Durchmesser d über die Länge der Filterpatrone konstant. Die Faltenhöhe der Filterfalten verringert sich jedoch von der Länge a am einen Ende der Filterfalten zu einer Länge b am anderen Ende der Filterfalten. Dies wird dadurch erreicht, daß auf der einen Stirnseite 17 der Filterpatrone doppelt so viele Falten am Umfang angeordnet sind wie auf der anderen Stirnseite 18. Dadurch ergibt sich die halbe Faltenhöhe auf der Stirnseite 17 (b=a/2). Auf diese Weise wird durch Innenkanten 19 der konische Innenraum 14 der Filterpatrone 2 gebildet, wobei der größere Durchmesser auf der Stirnseite 17 erzielt wird.

In den Fig. 3 bis 5 sind verschiedene Faltgeometrien für die Filterbahn 15 dargestellt. Gerade und schräge Filterkanten wechseln miteinander ab. Die schrägen Filterkanten bilden die Innenkanten 19 der Filterpatrone. Jede zweite der geraden Filterkanten bildet jeweils eine Außenkante 16 der Filterpatrone 2. Auf der einen Seite ergibt sich dabei die Faltenhöhe a auf der anderen Seite die Faltenhöhe b. Bei der Faltgeometrie gemäß Fig. 4 laufen die schrägen Falten im Punkt D mit denjenigen geraden Falten zusammen, die nicht die Außenkanten 16 der Filterpatrone bilden. Dadurch werden im Unterschied zu der in Fig. 3 aufgeführten Variante die Innenkanten 19 teilweise von diesen geraden Faltkanten mitgebildet. Es ergibt sich dabei ein Innenraum 14 der Filterpatrone, der teilweise zylindrisch, teilweise konisch ausgebildet ist. Im zylindrischen Bereich kann somit aufgrund der größeren Faltenteilung das Filterpapier optimal genutzt werden. Der konische Bereich gewährleistet eine genügend große Austrittsöffnung.

In Fig. 5 ist eine Faltvariante dargestellt, in der die schrägen Falten die geraden Falten nicht berühren. Dies hat fertigungstechnische Vorteile, die mit dem Faltverfahren für Filterbahnen zusammenhängen. Die Faltenhöhe b kann auch bei dieser Faltvariante beibehalten werden. Auf der anderen Seite ergibt sich jedoch eine zusätzliche kleine Falte mit der Faltenhöhe c. Die ursprüngliche Faltenhöhe a wird also um den Betrag von c verringert.

Claims

1. Filter, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem rohseitigen Eingang, einem reinseitigen Ausgang, in das eine mit einem gefalteten Filtermedium ausgestattete Rundfilterpatrone (2) derart eingesetzt ist, daß die Rohseite des Filters von der Reinseite des Filters dichtend getrennt ist, so daß das zu filternde Medium nur durch das Filtermedium (8) hindurch von der Reinseite zur Rohseite wechseln kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten (16) der Filterfalten auf einem Zylindermantel liegen und die einen Innenraum bildenden Innenkanten (19) der Filterfalten zumindest teilweise auf der Mantelfläche eines Konus liegen.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gefaltete Filtermedium aus einer rechteckigen Filterbahn (15) besteht, welche zur Bildung der Rundfilterpatrone ringförmig zusammengeschlossen ist, wobei die Stirnseiten der Filterbahn mit je einem Abschluß (10, 10a) versehen sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gerade Filterkanten, die zu dem die Stirnseiten (17, 18) bildenden Rändern der rechteckigen Filterbahn (15) rechtwinkelig sind, sich mit schrägen Filterkanten, die zu dem die Stirnseiten (17, 18) bildenden Rändern der rechteckigen Filterbahn (15) nicht rechtwinkelig sind, abwechseln, wobei jeweils zwei schräge Filterkanten, die eine gerade Filterkante einrahmen, durch diese als Symmetrieachse aufeinander abbildbar sind.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Filterfalten in geraden Filterfalten hineinlaufen.

5. Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (14) an der kleineren stirnseitigen Öffnung von dem dortigen Abschluß (10a) vollständig verschlossen wird, und der Abschluß (10) auf der anderen Seite eine Öffnung aufweist, die mit dem reinseitigen Auslaß korrespondiert.

6. Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlüsse (10, 10a) der Rundfilterpatrone (2) durch PUR-Schaum oder Folienendscheiben gebildet werden.

7. Filter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone ein konisches Stützrohr (9) im Innenraum (14) aufweist.

8. Rundfilterpatrone (2), dadurch gekennzeichnet, daß diese einen konischen Innenraum (14) im Sinne eines der vorigen Ansprüche aufweist.