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Die Erfindung betrifft einen Filter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die US 2009 / 0230 050 A1 offenbart einen Filter, der einen kreiszylindrischen Filtertopf aufweist, in den ein ebenfalls kreiszylindrisches Filterelement eingesetzt ist. Zwischen dem Filtertopf und dem Filterelement ist ein Filterbeutel vorgesehen. Dieser soll beim Wechsel des Filterelements die zu filternde Flüssigkeit und den herausgefilterten Schmutz zurückhalten.
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In der Druckschrift
DE 10 2009 037 736 A1 und in der Druckschrift
EP 2 444 137 A2 sind Filter offenbart, die einen kreiszylindrischen Filtertopf aufweisen, in den ein ebenfalls kreiszylindrisches Filterelement eingesetzt ist. Das zu filternde Fluid strömt in einen äußeren Zulaufraum, der zwischen dem Filtertopf und dem Filterelement angeordnet ist, und von dort durch das filternde Filterelement in einen Ablaufraum, der im Innern des Filterelements angeordnet ist. Der Filtertopf, des Zulaufraum, das Filterelement, und der Ablaufraum sind zueinander konzentrisch. Der herausgefilterte Schmutz wird in dem auswechselbaren Filterelement gesammelt.
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Die Filter der beiden genannten Druckschriften sind oberhalb des Zulaufraumes derart ausgestaltet, dass das zulaufende und zu filternde Fluid in eine zirkulierende Bewegung versetzt wird, wenn es in den Zulaufraum eintritt. Dadurch fließt das Fluid entlang einem schraubenförmigen Weg an der Innenwandung des Filtertopfes herunter, wobei eine Zentrifugalkraft auf das Fluid wirkt. Diese Zentrifugalkraft wird genutzt um in einem ersten Reinigungsschritt schwerere Schmutzpartikel nach außen zur Innenwandung des Filtertopfes zu drängen und aus dem Fluid abzuscheiden, bevor es durch das innen liegende Filterelement abschließend gefiltert wird. Die zuvor abgeschiedenen Partikel wandern an der Innenwandung nach unten und sammeln sich an einem Boden des Filtertopfes. Von dort können die Partikel über eine Ablassschraube entfernt werden.
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Nachteilig an derartigen Filtern ist, dass die am Boden gesammelten größeren Schmutzpartikel teilweise wieder aufgewirbelt werden, insbesondere wenn der Filter längere Zeit nicht entleert wird. Dann setzten diese Partikel auch das Filterelement - insbesondere in seinem unteren Bereich - zu. Damit ist die Standzeit des Filters begrenzt.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Filter zu schaffen, dessen Standzeit verlängert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Filter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Der erfindungsgemäße Filter hat einen Filtertopf und ein darin aufgenommenes Filterelement, das einen äußeren Zulaufraum von einem inneren Ablaufraum trennt. Der Filter ist oberhalb des Zulaufraumes derart ausgestaltet, dass das zulaufende und zu filternde Fluid in eine zirkulierende Bewegung versetzt wird, wenn es in den Zulaufraum eintritt. Das zu filternde Fluid wird im Zulaufraum in einer schraubenförmigen Bahn entlang einer etwa kreiszylindrischen Innenwandung des Filtertopfes geführt. Im Zulaufraum ist eine vorzugsweise topfförmige zusätzliche Filtervorrichtung bzw. Schmutzsammelvorrichtung angeordnet, die an der Innenwandung des Filtertopfes anliegt. Damit ist die Aufnahmekapazität für größere Schmutzpartikel erhöht und die Standzeit des Filters verlängert.
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Zur Stabilisierung während des Betriebes und während des Wechsels der Schmutzsammelvorrichtung hat diese erfindungsgemäß ein Trägergestell, das zumindest eine Schmutzsammelschicht trägt.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die zusätzlicher Filtervorrichtung bzw. Schmutzsammelvorrichtung formschlüssig in einen Filtertopf eingesetzt und daher einfach auswechselbar.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Wenn die Schmutzsammelvorrichtung einen etwa kreiszylindrischen Hauptabschnitt hat, kann der vorrichtungstechnische Aufwand für ihre Stabilisierung minimiert werden, da sie von der kreiszylindrischen Innenwandung des Filtertopfes gestützt werden kann. Weiterhin kann die schraubenförmige Bahn des Fluids an einer Innenseite der Schmutzsammelvorrichtung fortgesetzt werden oder ersatzweise erfolgen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bedeckt der Hauptabschnitt einen unteren Abschnitt der kreiszylindrischen Innenwandung des Filtertopfes. Dann kann die schraubenförmige Bahn in einem oberen Bereich entlang der Innenwandung des Filtertopfes verlaufen und in einem unteren Bereich entlang der Innenwandung der Schmutzsammelvorrichtung.
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Eine wirksame und dabei kostengünstige Ausgestaltung der Schmutzsammelschicht weist Zellulose auf oder besteht aus Zellulose.
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Bei einer ersten Variante ist die Schmutzsammelschicht unten geschlossen. Damit ist die Schmutzaufnahmekapazität der Schmutzsammelvorrichtung maximiert.
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Bei einer zweiten Variante ist die Schmutzsammelschicht unten offen. Damit können die Schmutzpartikel, die sich unten am Boden des Filtertopfes gesammelt haben, durch eine Ablassöffnung abgelassen werden.
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Das Trägergestell hat vorzugsweise einen oberen Ring und mehrere - z.B. drei - am Umfang des Ringes verteilte Stützbeine. Diese liegen im eingesetzten Zustand an der Innenwandung des Filtertopfes an und dienen vorzugsweise als Stützstreben für die Schmutzsammelschicht.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung hat der Filtertopf einen gewölbten z.B. schalenförmigen Topfboden. Dadurch kann im unteren Bereich des Filtertopfes im Übergang von der kreiszylindrischen Innenwandung zur dem gegenüber verengten schalenförmigen Innenwandung ein Zyklon mit sich verringerndem Radius erzeugt werden.
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Im gewölbten Topfboden können mehrere - z.B. drei - radial nach innen gerichtete Vorsprünge ausgebildet sein. An diesen kann das Filterelement abgestützt werden.
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Diese Vorsprünge werden vorteilhaft zur Ausbildung einer vorrichtungstechnisch einfachen Verdrehsicherung der Schmutzsammelvorrichtung genutzt. Dabei haben die Stützbeine Fußabschnitte, die zumindest abschnittsweise zwischen die Vorsprünge des Topfbodens eingesetzt sind. Die Fußabschnitte sind vorzugsweise an dem jeweiligen Stützbein durch Verbreiterungen in Umfangsrichtung gebildet.
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Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
- 1 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters in einer seitlichen geschnittenen Darstellung; 2 eine Schmutzsammelvorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht; und 3 einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in einer perspektivischen geschnittenen Darstellung.
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1 zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters in einer seitlichen geschnittenen Darstellung. Der Filter hat ein Gehäuse 1 mit einer im Wesentlichen waagrechten Durchgangsausnehmung. Durch die Durchgangsausnehmung ist ein Zulaufanschluss 2 und ein Ablaufanschluss 4 gebildet, die durch ein in die Durchgangsausnehmung eingeschraubtes Bypassventil 6 im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Filters voneinander getrennt sind.
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Über eine Schraubverbindung 8 ist ein Filtertopf 10 am Gehäuse 1 befestigt, der einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Hauptabschnitt 12 und einen vom Gehäuse 1 abgewandten unteren Topfboden 14 aufweist. Der Topfboden 14 hat prinzipiell eine schalenartige Form, in deren Mitte an einer tiefsten Stelle des Filtertopfes 10 eine Ablassöffnung 16 vorgesehen ist, die durch eine Verschlussschraube 18 verschlossen ist.
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Im Topfboden 14 sind am Umfang verteilt drei Vorsprünge 20 ausgebildet, von denen in 1 nur zwei Vorsprünge 20 dargestellt sind. Diese erstrecken sich radial nach innen und axial nach oben. In axialer Richtung des Filtertopfes 10 betrachtet zwischen den drei Vorsprüngen 20 und dem Gehäuse 1 ist ein etwa kreiszylindrisches Filterelement 22 über eine Feder 24 eingespannt. Die Feder 24 umgreift einen Ablaufkanal 28, der in einem sich nach unten in den Filtertopf 10 erstreckenden Vorsprung des Gehäuses 1 ausgebildet ist, der in das Filterelement 22 dichtend eingesteckt ist. Das Filterelement 22 trennt einen äußeren Zulaufraum 32 von einem inneren Ablaufraum 26. Dabei ist der Zulaufraum 32 über einen im Gehäuse 1 gebildeten Zulaufkanal 34 mit dem Zulaufanschluss 2 verbunden, während der Ablaufraum 26 über den Ablaufkanal 28 mit dem Ablaufanschluss 4 verbunden ist. An seinem dem Ablaufkanal 28 gegenüber liegenden unteren Endabschnitt hat das Filterelement 22 eine Abschlussscheibe 30, die den Ablaufraum 26 von einem mit dem Zulaufraum 32 verbundenen Raum im Innern des Topfbodens 14 trennt. Dieser Raum ist über drei Ausnehmungen 36, die zwischen den drei Vorsprüngen 20 des Topfbodens 14 angeordnet sind, mit dem am Außenumfang des Filterelements 22 angeordneten Zulaufraum 32 verbunden.
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Der Vorsprung des Gehäuses 1 mit dem Ablaufkanal 28, der Ablaufraum 26, das Filterelement 22 mit der Abschlussscheibe 30, der Zulaufraum 32, die Feder 24, der Hauptabschnitt 12 und die Ablassöffnung 16 des Filtertopfes 10 sind zueinander konzentrisch angeordnet.
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Im Betrieb des erfindungsgemäßen Filters wird das verschmutzte Fluid über den Zulaufanschluss 2 zugeführt und über den Zulaufkanal 34 bzw. insbesondere über dessen Mündung in den Zulaufraum 32 in eine schraubenförmige Bewegung entlang der Innenwandung des Hauptabschnitts 12 des Filtertopfes 10 geführt. Dabei werden schwerere Schmutzpartikel über die Zentrifugalkraft nach außen zur Innenwandung des Hauptabschnitts 12 gedrängt und gelangen durch die drei Ausnehmungen 36 in den Innenraum des Topfbodens 14, wo sie gesammelt werden, bis sie durch die Ablassöffnung austreten.
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Das auf diese Weise vorgereinigte Fluid wird aus dem Zulaufraum 32 durch das Filterelement 22 radial nach innen in den Ablaufraum 26 gedrängt und von dort nach oben durch den Ablaufkanal 28 zum Ablaufanschluss 4 gefördert.
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Erfindungsgemäß ist an der Innenwandung des Filtertopfes 10 ein Contamination-Cage bzw. eine Schmutzsammelvorrichtung 38 vorgesehen.
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2 zeigt die Schmutzsammelvorrichtung 38 in einer perspektivischen Ansicht. Sie hat einen oberen Ring 40 an dessen Umfang drei gleichmäßig verteilte Stützbeine 42 einstückig ausgebildet sind, die sich vom Ring 40 nach unten erstrecken. Am unteren Endabschnitt jedes Stützbeins 42 ist ein Fußabschnitt 44 einstückig ausgebildet. Die Stützbeine 42 und die Fußabschnitte 44 sind in radialer Richtung vergleichsweise dünn bzw. flach geformt und dabei leicht gebogen, um die schraubenförmige Strömungsbahn des Fluids nicht zu behindern. Dabei sind die Stützbeine 42 in Umfangsrichtung vergleichsweise breit, um die nötige Stabilität des so gebildeten Trägergestells zu gewährleisten. Die Fußabschnitte 44 haben gegenüber den Stützbeinen 42 etwa dreifache Breite.
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Im Innern des so gebildeten Trägergestells ist eine aus Cellulose bestehende im Wesentlichen rotationssymmetrische Schmutzsammelschicht befestigt. Dabei hängt die Schmutzsammelschicht an dem Ring 40 und ist über die Stützbeine 42 und die Fußabschnitte 44 in Umfangsrichtung gehaltert. Die Schmutzsammelschicht hat einen oberen Hauptabschnitt 46 und weist unterhalb der Fußabschnitte 44 einen verengten Abschnitt 48 auf. Unten im verengten Abschnitt 48 ist bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Öffnung 50 vorgesehen.
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3 zeigt einen Teil des Hauptabschnitts 12 und den Topfboden 14 des Filtertopfs 10 mit der darin eingesetzten Schmutzsammelvorrichtung 38 in einer geschnittenen perspektivischen Darstellung. Dabei ist in 3 rechts einer der drei Vorsprünge 20 des Topfbodens 14 dargestellt, an denen sich das Filterelement 22 über seine Abschlussscheibe 30 abstützt, während in 3 links eine der drei Ausnehmungen 36 dargestellt ist, über die der Zulaufraum 32 mit dem Innenraum des Topfbodens 14 verbunden ist. In jede der drei Ausnehmungen 36 ist ein unterer Rand eines zugeordneten Fußabschnitts 44 eingeführt, wodurch die Schmutzsammelvorrichtung 38 nach unten über die Schrägen der schalenförmigen Topfbodens 14 abgestützt ist. Weiterhin ist die Schmutzsammelvorrichtung 38 über jeweilige Seitenflanken der drei Fußabschnitte 44 in Umfangsrichtung an einem der drei Vorsprünge 20 abgestützt, wodurch die Schmutzsammelvorrichtung 38 nicht vom rotierenden Fluid mitgenommen und in Drehung versetzt werden kann. Die drei Stützbeine 42 und die drei Fußabschnitte 44 liegen dabei flächig an der Innenwandung des Filtertopfes 10 an. Der untere verengte Abschnitt 48 der Schmutzsammelschicht ist im Topfboden 14 aufgenommen. Über die Öffnung 50 des verengten Abschnitts 48 der Schmutzsammelschicht können die Schmutzpartikel mit Hilfe der Ablassöffnung 16 abgelassen werden.
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Erfindungsgemäß strömt das zu reinigende Fluid spiralförmig bzw. schraubenförmig zunächst an der Innenwandung des Hauptabschnitts 12 des Filtertopfes 10 vom Zulaufkanal 34 (vgl. 1) bis zum Ring 40. Daraufhin strömt das Fluid weiter über den Hauptabschnitt 46 der Schmutzsammelschicht bis zu den drei Ausnehmungen 36 bzw. bis zur Ablassöffnung 16. Dabei wird die Spiral- bzw. Schraubenform der Strömung möglichst lange erhalten. Somit werden - wie bereits beschrieben - größere Schmutzpartikel auf Grund ihrer Zentrifugalkraft nach außen zur Schmutzsammelschicht gedrängt, wo sie aufgefangen und festgehalten werden. Damit sammeln sich im Betrieb des erfindungsgemäßen Filters vergleichsweise große Schmutzpartikel nicht nur im Innenraum des Topfbodens 14, sondern auch in der Schmutzsammelvorrichtung 38, wodurch die Standzeit des Filters verlängert ist.
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Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel kann die in den Figuren gezeigte Schmutzsammelvorrichtung 38 unten geschlossen sein. Damit ist die Fläche der Schmutzsammelschicht vergrößert und die die Kapazität der Schmutzsammelvorrichtung 38 erhöht.
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Offenbart ist ein Filter mit einem Filtertopf und einem darin aufgenommenen Filterelement, das einen äußeren Zulaufraum von einem inneren Ablaufraum trennt. Ein zu filterndes Fluid wird im Zulaufraum in einer schraubenförmigen Bahn entlang einer etwa kreiszylindrischen Innenwandung des Filtertopfes geführt. Im Zulaufraum ist eine vorzugsweise topfförmige Schmutzsammelvorrichtung angeordnet, die an der Innenwandung des Filtertopfes anliegt. Der Aufbau der genannten Bauteile ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen konzentrisch.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Zulaufanschluss
- 4
- Ablaufanschluss
- 6
- Bypassventil
- 8
- Schraubverbindung
- 10
- Filtertopf
- 12
- Hauptabschnitt
- 14
- Topfboden
- 16
- Ablassöffnung
- 18
- Verschlussschraube
- 20
- Vorsprung
- 22
- Filterelement
- 24
- Feder
- 26
- Ablaufraum
- 28
- Ablaufkanal
- 30
- Abschlussscheibe
- 32
- Zulaufraum
- 34
- Zulaufkanal
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Schmutzsammelvorrichtung
- 40
- Ring
- 42
- Stützbein
- 44
- Fußabschnitt
- 46
- Hauptabschnitt
- 48
- verengter Abschnitt
- 50
- Öffnung
