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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement für Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Das
Dokument
DE 196 08 589 offenbart
ein Filterelement für
gasförmige
oder flüssige
Medien, welches in ein Filtergehäuse
einsetzbar ist. Das Filterelement verfügt über ein zickzackförmig gefaltetes,
ringförmig
geschlossenes Filtermedium. An den Stirnseiten des Filtermediums
sind Endscheiben angeordnet. Das Filterelement wird von innen nach
außen
mit Flüssigkeit
durchströmt,
wobei die auf das Filterelement auftretenden Schmutzpartikel einen
Filterkuchen auf der Oberfläche
des Filterelementes bilden. Dadurch wird die Filterfeinheit des
Filtermediums verbessert. Da in bestimmten Nutzungssituationen derartige
Filter auch ohne Gehäuse
verwendet werden, wird für
eine derartige Anwendung ein äußerer Stützmantel
benötigt.
Beim Stand der Technik wird dies gelöst durch einen gelochten Außenmantel. Der
Außenmantel
ist dabei entweder aus gelochtem Blech oder aus einem entsprechenden
Kunststoffteil. Nachteilig ist hierbei, dass bei Aufbau eines bestimmten
Druckes sich eine Art Taschen in den Falten des Filterelements bilden,
welches zu einem unkontrolliertem reinseitigen Herausspritzen gereinigter
Flüssigkeit
führt.
Dieses erfolgt auch bei der Verwendung eines gelochten Außenmantels. Die
Flüssigkeit spritzt
direkt durch die Löcher
nach außen,
so dass die Umgebung des Filterelementes großflächig mit der gereinigten Flüssigkeit
nass gespritzt wird. Dies ist besonders dann problematisch, wenn
das Filterelement in der Nähe
von elektrischen oder elektronischen Bauteilen steht, welche dann
aufwendig mit einem Spritzschutz zu versehen sind. Zudem soll die gereinigte
Flüssigkeit
wieder in die Flüssigkeitszirkulation
aufgenommen werden und nicht regelmäßig nachgefüllt werden müssen.
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Eine
dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit
zur Vermeidung der Nachteile ist die Verwendung eines zusätzlichen
Vlieses zwischen Filterbalg und Außenmantel. Jedoch erfordert
die Verwendung des Vlieses einen zusätzlichen Arbeitsschritt, nämlich das
Einkleben oder Einlegen des Vlieses sowie die Kosten für das Material.
Ebenfalls wird die Prozesssicherheit durch das Einlegen des Vlieses
herabgesetzt weil das zusätzliche
Vlies bei der Fertigung häufig
einreißt
oder Falten wirft.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen Flüssigkeitsfilter anzugeben,
welcher einfach und kostengünstig
in der Herstellung ist, sowie das Herausspritzen von gereinigter
Flüssigkeit
vermeidet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Filterelement
ist zur Reinigung von Flüssigkeiten,
insbesondere für
Kühl-, Schmier-
oder Bearbeitungsflüssigkeiten
bei Werkzeugmaschinen vorgesehen. Das Filterelement verfügt über ein Filtermedium
und Endscheiben, wobei das Filtermedium im Wesentlichen zylindrisch
ausgebildet ist. Hierbei kann das Filtermedium z.B. kreisringförmig oder
oval geschlossen ausgeführt
sein. Die Endscheiben sind dichtend mit den Stirnseiten des Filtermediums
verbunden, wobei die Endscheiben mit dem Filtermedium z.B. verklebt
oder verschweißt
sein können.
Mindestens eine der Endscheiben verfügt über eine Öffnung, durch welche die Flüssigkeit
in den Innenbereich einströmen
bzw. aus dem Innenbereich herausströmen kann. Die andere Endscheibe
kann als geschlossene Scheibe ausgeführt sein. Die Endscheiben können aus
Kunststoff oder Metall bestehen, wobei ein Filterelement mit Kunststoffendscheiben,
in einer Sondermüllverbrennungsanlage
vollständig
entsorgt werden kann. Weiterhin korrodieren Endscheiben aus Kunststoff
nicht, wodurch das Filterelement auch bei problematischen Flüssigkeiten
eingesetzt werden kann. Das Filterelement verfügt zusätzlich zu den Endscheiben und
dem Filtermedium noch über
einen Stützkörper, welcher außerhalb
des Filtermediums angeordnet ist. Entsprechend der Durchströmungsrichtung
von Innen nach Außen
kann somit das Filtermedium abgestützt werden, wodurch eine Beschädigung des
Filtermediums verhindert wird. Der Stützkörper ist hohlzylindrisch und
fluiddurchlässig
ausgeführt
und kann mit den Endscheiben verbunden sein. Des Weiteren weist
der Stützkörper Mittel
zur im Wesentlichen spritzerfreien Drainage der gefilterten Flüssigkeit
auf. Die bei hohem Differenzdruck aus den gebildeten Faltentaschen
ausge spritzte gereinigte Flüssigkeit wird
durch den Stützkörper an
den Außenmantel
des Stützkörpers geführt und
läuft an
diesem dann herab in einen Auffangbehälter. Durch die Drainagemittel wird
ein radiales Wegspritzen der gereinigten Flüssigkeit über die gesamte Mantelfläche des
Filterelementes verhindert. Positiv sind hierbei der geringe Herstellungsaufwand
des Filterelementes, die geringeren Material- und Herstellungskosten
und die hohe Prozesssicherheit durch das Weglassen eines Vlieses.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Filtermedium
zickzackförmig
gefaltet und ringförmig
geschlossen. Durch die Zickzackfaltung des Filtermediums verfügt das Filterelement über eine
größtmögliche Oberfläche, welche
zur Filtration zur Verfügung
steht.
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Bei
einer besondern Ausgestaltung der Erfindung ist das Filterelement
zur Reinigung eines Dielektrikums einer Senk- oder Drahterodiermaschine vorgesehen.
Auf derartigen Maschinen werden auch sehr kleine Partikel im Bereich
von 1 bis 160 μm
erzeugt, welche dann mit dem Dielektrikum von dem bearbeiteten Werkstück weg transportiert
werden. Zur optimalen Funktionalität des Dielektrikums müssen auch
diese sehr kleinen Partikel von Anfang an ausgefiltert werden, da
sonst die Effektivität
des Bearbeitungsvorgangs reduziert wird. Daher ist ein hoher Anfangsabscheidegrad
wichtig. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung ebenfalls, dass ein Filtergehäuse an der
Erodiermaschine und ein zusätzliches
Spritzschutzvlies eingespart werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung weist das Stützrohr als Mittel zur im Wesentlichen spritzerfreien
Drainage der gefilterten Flüssigkeit Durchgangskanäle mit einer
Kanalkontur, einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung
für die
gefilterte Flüssigkeit
auf. Erfindungsgemäß erfolgt
dabei eine Umlenkung der gefilterten Flüssigkeit derart durch die Kanalkontur,
dass ein direkter horizontaler Flüssigkeitsstrom zwischen Eintritts-
und Austrittsöffnung
verhindert wird. Ein in die Eintrittsöffnung eintretender Flüssigkeitsstrahl
wird somit durch die Wandungen des Durchgangskanals welche die Kanalkontur
bilden, umgeleitet, so dass jeder Teil des Flüssigkeitsstrahls immer zuerst
auf eine Wandung innerhalb der Kanalkontur trifft, dadurch in seiner
radialen horizontalen Austretungsrichtung umgeleitet wird wodurch
ein Spritzen der gefilterten Flüssigkeit verhindert
wird. Es wird der Flüssigkeit
also die kinetische Energie genommen, so dass sie nach dem Durchströmen der
Durchgangskanäle
nur noch außen
am Stützrohr
herabläuft.
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Dieses
kann dadurch erreicht werden, dass die Durchgangskanäle eine
Neigung gegenüber
der Horizontalen aufweisen, derart dass die projizierte Fläche der
Eintrittsöffnung
im Wesentlichen keine waagerechte Überdeckung mit der projizierten
Fläche
der Austrittsöffnung
aufweist. Die einspritzende Flüssigkeit
wird also durch die Decken- oder die Bodenwandung des Durchgangskanals
umgelenkt, wobei es keine direkte Verbin dungsmöglichkeit zwischen Eintrittsöffnung und
Austrittsöffnung
in horizontaler Richtung gibt.
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Alternativ
hierzu können
die Durchgangskanäle
im Verlauf der Kanalkontur einen Wechsel des Neigungswinkels gegenüber der
Horizontalen erfahren. Hierbei folgt dann auf eine Steigung innerhalb des
Durchgangskanals ein Gefälle
oder umgekehrt. Hierbei können
nun die projizierten Flächen
der Eintritts- und der Austrittsöffnung
horizontal in einer Ebene liegen, durch die Anordnung der Kanalkontur
ist aber wiederum der direkte horizontale Durchtritt der Flüssigkeit
von Eintritt zu Austritt verhindert.
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In
einer weiteren alternativen Ausgestaltung sind die Durchtrittskanäle durch
axial übereinander angeordnete
Ringkragen gebildet. Hierbei weisen die axialen Enden der jeweiligen
Ringkragen einen unterschiedlichen Durchmesser als die axialen Enden der
jeweils benachbarten Ringkragen auf. Dieser Aufbau ähnelt im
Prinzip einem Dachschindelaufbau, wobei ebenfalls eine Zwangsumlenkung
der Flüssigkeit
erfolgt, so dass kein direkter horizontaler Durchgang eines Flüssigkeitsstrahls
möglich
ist. Die Ringkragen können
dabei lösbar
oder unlösbar
miteinander verbunden sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stützrohr auf einem thermoplastischen
Kunststoff, insbesondere Polyamid, im Spritzgießverfahren hergestellt. Durch
diese Art der Herstellung ist eine besonders preisgünstige Herstellung
gewährleistet, welche
weiterhin den Vorteil einer leichten und einfachen Bauweise beinhaltet.
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Diese
und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung
gehen außer
aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung 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.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren
beschrieben. Hierbei zeigt
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1 ein
Filterelement mit Ausbrüchen,
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2 ein
erfindungsgemäßes Stützrohr im Schnitt
und
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3 einen
Ausschnitt aus einem alternativen Stützrohr.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In
der 1 ist ein Filterelement 10 in der Seitenansicht
mit zwei Ausbrüchen
dargestellt, wobei die Länge
des Filterelementes 10 durch Bruchlinien verkürzt dargestellt
ist. Das Filterelement 10 verfügt über ein zickzackförmig gefaltetes
Filtermedium 11, welches an seinen Stirnseiten 12 mit
Endscheiben 13 verbunden ist. Die Endscheiben 13 verfügen über einen
Aufnahmebereich 14, in welchen das gefaltete und ringförmig geschlossene
Filtermedium 11 eingesteckt und mit einem Kleber (nicht
dar gestellt) dichtend fixiert ist. Es ist jedoch auch möglich die
Verbindung über
ein Schweißverfahren
zu realisieren. Weiterhin ist ein flüssigkeitsdurchlässiges Stützrohr 15 mit
den Endscheiben 13 verbunden, wobei das Stützrohr 15 außerhalb
des geschlossenen Filtermediums 11 angeordnet ist. Das
Stützrohr 15 ist
hier nur durch eine Schraffur angedeutet, die 2 zeigt
eine ausführliche
Darstellung des Stützrohres 15.
Das dargestellte Filterelement 10 ist von Innen nach Außen durchströmt, wodurch
sich das Filtermedium 11 an dem Stützrohr 15 abstützen kann
und so zu große Durchbiegungen
verhindert werden. Weiterhin ist eine Dichtung 16 an der
Endscheibe 13 angeordnet, welche den dichtenden Einbau
des Filterelementes 10 in ein Filtergehäuse (nicht dargestellt) ermöglicht. Die
Endscheiben 13 und das Stützrohr 15 bestehen aus
einem thermoplastischen Kunststoff. Die Dichtung 16 besteht
aus einem Elastomer. Selbstverständlich
können
die Bauteile auch aus anderen im Stand der Technik bekannten Materialien
bestehen, welche über
eine ausreichende Formstabilität
bzw. Elastizität
verfügen.
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Die 2 zeigt
das Stützrohr 15 gemäß 1 im
Schnitt. Das Stützrohr 15 ist
hierbei ein das Filtermedium umschließender zylindrischer Mantel mit
einer durchgehenden Wandung 17. In die Wandung 17 sind
im Spritzgießprozess Öffnungen
eingebracht, welche durch eine Eintrittsöffnung 18 für das gereinigte
Fluid eine Austrittsöffnung 19 und
einem dazwischen liegenden Durchgangskanal 20 charakterisiert
sind. Dieses ist auf der Ver größerung eines Ausschnitts
in der 2 zu erkennen. Die von innen aus Filtertaschen
des Filtermediums 11 herausspritzende gereinigte Flüssigkeit
tritt somit durch die Eintrittsöffnung 18 in
die Durchgangskanäle 20 ein,
trifft dabei in ihrem horizontalen Weg auf obere Wandhälfte 21 der
Durchgangskanäle 20,
wodurch die Strömungsrichtung
umgelenkt wird, so dass die Flüssigkeit
nicht direkt von der Eintrittsöffnung 18 horizontal zur
Austrittsöffnung 19 spritzen
kann. Damit wird ein Herausspritzen aus dem Stützrohr 15 vermieden,
die gereinigte Flüssigkeit
läuft somit
nur noch an der Außenwandung
des Stützrohrs 15 hinunter.
Dabei sind die Durchgangskanäle 20 gegenüber der
Horizontalen geneigt. Die Neigung muss einen derartigen Winkel einnehmen,
dass die Eintrittsöffnung 18 gegenüber der
Austrittsöffnung 19 keinerlei
horizontale Überdeckung
beinhaltet.
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Die 3 zeigt
eine alternative Variante des Stützrohrs 15 wiederum
in einem Ausschnitt vergleichbar dem Ausschnitt aus der 2.
Hierbei liegen Eintrittsöffnung 18 und
Austrittsöffnung 19 im Wesentlichen
auf gleicher horizontaler Höhe,
jedoch ist der Durchgangskanal 20 derart charakterisiert, dass
die obere Wandhälfte
sowie die untere Wandhälfte
jeweils einen Wechsel des Neigungswinkels gegenüber der Horizontalen beinhalten.
Auch damit wird vermieden, dass von innen nach außen spritzende
Flüssigkeit
direkt von der Eintrittsöffnung
horizontal in die Austrittsöffnung
spritzen kann, derart dass nur eine Umlenkung des Flüssigkeitsstrahls durch die
Wandhälften 21, 22 erfolgt.