WASSERABSCHEIDEELEMENT MIT TRÄGERTEIL

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasserabscheideelement mit einem Siebgewebe zur Wasserabscheidung.

Stand der Technik

Aus der DE 20 2006 01 1 264 U1 ist ein Filterelement für Öl- und Emulsionsabscheider bekannt, mit dem Öl- und Emulsionströpfchen in einem gasförmigen Fluid abgeschie- den werden können. Das Filterelement umfasst ein Siebgewebe, das als ebener Gewebestreifen ausgebildet ist, der von seitlichen Rahmenteilen eingefasst ist. Das Siebgewebe wird von dem zu reinigenden Medium parallel zu den seitlichen Rahmenteilen angeströmt, wobei sowohl die Anström- als auch die Abströmseite des Siebgewebes unter einem Winkel ungleich 90° zur Durchströmungsrichtung des zu reinigenden Mediums angeordnet sind. Aufgrund der winkligen Anordnung können sich am tiefer liegenden Teil des Siebgewebes Verunreinigungen ablagern.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserabscheideelement, das mit einem Siebgewebe zur Wasserabscheidung versehen ist, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen stabil auszuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Das erfindungsgemäße Wasserabscheideelement kann in einem Flüssigkeitsfilter eingesetzt werden, beispielsweise in einem Öl- oder Kraftstofffilter, wobei das Siebgewebe des Wasserabscheideelements zur Wasserabscheidung, beispielsweise der Wasserbestandteile im Kraftstoff, eingesetzt wird. Das Siebgewebe des Wasserabscheideele- mentes ist zylindrisch ausgebildet und wird in Radialrichtung von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Das Wasserabscheideelement mit dem Siebgewebe wird als eine von mehreren Filtrationsstufen in einem Filterelement einer Filtereinrichtung eingesetzt, insbesondere als Endabscheider an der Reinseite des Filterelements. Es kommt aber auch eine Verwendung des Wasserabscheideelementes mit dem Siebgewebe als alleinige Filtrationsstufe in einer Filtereinrichtung in Betracht.

Das Siebgewebe, an dem die Wasserabscheidung stattfindet und das vorzugsweise aus einem hydrophoben Material besteht, ist aus Gewebefäden aufgebaut, die gerad- linig ausgeführt sind und zueinander winklig stehen. Hierdurch ergibt sich die netzartige Struktur des Siebgewebes. Es gibt insbesondere erste Gewebefäden, die zueinander parallel verlaufen, sowie zweite Gewebefäden, die ebenfalls zueinander parallel verlaufen, wobei die ersten und die zweiten Gewebefäden zueinander winklig angeordnet sind. Der Winkel zwischen den ersten und den zweiten Gewebefäden liegt vorzugs- weise bei 90°, wobei ggf. auch ein hiervon abweichender Winkel möglich ist. Bei den Gewebefäden handelt es sich zum Beispiel um Kettfäden und Schussfäden.

Im Bereich mindestens einer Stirnseite ist das zylindrische Siebgewebe an einem ringförmigen Trägerteil angeordnet. Die ersten und/oder die zweiten Gewebefäden des Siebgewebes stehen winklig zur zugewandten Seitenkante des ringförmigen Trägerteils, wobei der Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ist.

Diese winklige Anordnung zwischen den Gewebefäden des Siebgewebes und der Seitenkante des Trägerteils, mit dem das Siebgewebe verbunden ist, hat den Vorteil, dass das Siebgewebe im Vergleich zu Ausführungen aus dem Stand der Technik mit orthogonaler bzw. paralleler Ausrichtung der Gewebefäden zur Seitenkante geringeren Kräften ausgesetzt ist und weniger zum Reißen neigt. Insbesondere im Bereich der An- bindung der Gewebefäden am ringförmigen Trägerteil entstehen bei der Durchströmung des Siebgewebes aufgrund der Druckbeaufschlagung in Radialrichtung an der Stütz- geometrie, die das Siebgewebe an den Stirnseiten und ggf. an Längsstreben abstützt, Scherkräfte, die zu Rissen im Siebgewebe führen können. Bei der erfindungsgemäßen winkligen Ausrichtung zwischen der Seitenkante, an der die Verbindung zum Siebgewebe erfolgt, gegenüber den ersten und/oder zweiten Gewebefäden des Siebgewebes werden die Scherkräfte reduziert, so dass auch die Gefahr eines Reißens des Siebge- webes verringert ist.

Sofern die ersten und die zweiten Gewebefäden, aus denen das Siebgewebe aufgebaut ist, zueinander in einem 90°-Winkel stehen, nehmen sowohl die ersten als auch die zweiten Gewebefäden mit der zugewandten Seitenkante des Trägerteils einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ein. Bei Ausführungen, bei denen die Gewebefäden zueinander in einem Winkel ungleich 90° stehen, genügt es, dass entweder nur die ersten oder nur die zweiten Gewebefäden des Siebgewebes mit der zugewandten Seitenkante des Trägerteils einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einnehmen. Gleichwohl gibt es auch in diesem Fall Konstellationen, in denen die ersten und die zweiten Gewebefäden jeweils einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° mit der benachbarten Seitenkante des Trägerteils einnehmen.

Die Verbindung zwischen dem Siebgewebe und dem Trägerteil erfolgt bevorzugt in der Weise, dass das Siebgewebe im Spritzgussverfahren in das Trägerteil eingebettet wird. Es kann zweckmäßig sein, dass sowohl das Siebgewebe als auch das Trägerteil als Kunststoffbauteile ausgeführt sind.

Die Gewebefäden sind zumindest über einen Abschnitt des Umfangs mit der zuge- wandten Seitenkante des Trägerteils verbunden, mit der sie einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einnehmen. Es kann ausreichend sein, nur über einen Umfangs- winkel zwischen 180° und kleiner 360° eine derartige Winkellage zwischen den Gewebefäden und der benachbarten Seitenkante des Trägerteils vorzusehen, ggf. genügt ein Umfangswinkel kleiner als 180°, jedoch größer als 0°, insbesondere größer als 45°, vor- zugsweise größer als 90°. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass über den gesamten Umfangswinkel von 360° die Gewebefäden des Siebgewebes zur zugewandten Seitenkante des Trägerteils in einem Winkel größer als 0° und kleiner als 90° stehen, wodurch gewährleistet ist, dass bei jeder Anströmrichtung auf das Siebgewebe eine erhöhte Festigkeit gewährleistet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt der Winkel zwischen den Gewebefäden und der Seitenkante des Trägerteils in einem Winkelbereich zwischen 45° und 75°. In diesem Winkelbereich weisen die Scherkräfte im Bereich der Anbindung des Siebgewebes an das ringförmige Trägerteil ein Minimum auf.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung verlaufen die ersten Gewebefäden parallel zur Längsachse des Wasserabscheideelementes, die zweiten Gewebefäden erstrecken sich, im Falle eines 90°-Winkels zu den ersten Gewebefäden, in Umfangsrich- tung des zylindrischen Siebgewebes. Die winklige Ausrichtung zwischen den ersten, sich in Achslängsrichtung erstreckenden Gewebefäden und der zugewandten Seitenkante des Trägerteils kommt in diesem Fall durch eine entsprechende, geometrische Gestaltung der Seitenkante des Trägerteils zustande. Die Seitenkante verläuft zumindest abschnittsweise winklig zur Umfangsrichtung. Dadurch ergibt sich auch, dass sich die ersten, in Achslängsrichtung verlaufenden Gewebefäden des Siebgewebes in einem von 90° abweichenden Winkel erstrecken.

In einer alternativen Ausführung ist das Siebgewebe, bezogen auf die Längsachse des Wasserabscheideelements, schräg eingesetzt, so dass sowohl die ersten Gewebefäden als auch die vorteilhafterweise zweiten Gewebefäden unter einem Winkel ungleich 90° zur Längsachse des Wasserabscheideelementes stehen. In diesem Fall kann es ausreichend sein, dass sich die Seitenkante des Trägerteils genau in Umfangsrichtung erstreckt, um gleichwohl einen Winkel ungleich 90° zwischen den ersten und ggf. auch den zweiten Gewebefäden und der Seitenkante zu erreichen. Des Weiteren ist es auch für den Fall des schräg eingesetzten Siebgewebes möglich, dass sich die zugewandte Seitenkante des Trägerteils unter einem Winkel zur Umfangsrichtung erstreckt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung setzt sich die dem Siebgewebe zugewandte Seitenkante des Trägerteils aus mehreren geradlinigen Abschnitten zusammen, die jeweils unter einem Winkel ungleich 90° zur Längsachse des Wasserabscheideelementes verlaufen. Insbesondere in der Ausführung, dass die Seitenkante des Trägerteils über ihren gesamten Umfang mit den Gewebefäden des Siebgewebes einen Winkel einschließt, ist es zweckmäßig, dass sich die dem Siebgewebe zugewandte Seitenkante über den gesamten Umfang aus mehreren zusammengesetzten geradlinigen Abschnitten zusammensetzt, wobei jeweils zwei benachbarte geradlinige Abschnitte winklig zueinander stehen. Man erhält auf diese Weise im abgerollten Zustand des ringförmigen Trägerteils eine zickzackförmig verlaufende Seitenkante mit einzelnen geradlinigen Abschnitten. Die geradlinigen Abschnitte sind vorteilhafterweise gleich lang, außerdem kann der Winkel zwischen zwei benachbarten Abschnitten jeweils gleich groß sein.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das zylindrische Siebgewebe an seinen beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten von jeweils einem ringförmigen Trägerteil eingefasst. Die jeweils dem Siebgewebe zugewandte Seitenkante jedes Trä- gerteils nimmt mit den Gewebefäden zumindest abschnittsweise einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ein. Dementsprechend ist das Siebgewebe an seinen beiden, axial gegenüberliegenden Stirnseiten winklig mit dem jeweiligen Trägerteil verbunden, so dass an beiden Stirnseiten die Gefahr einer Schädigung durch Scherkräfte ver- mindert ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die beiden ringförmigen Trägerteile zumindest in Bezug auf die dem Siebgewebe benachbarte Seitenkante spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass gleiche oder zumindest gleichartige Trägerteile für beide Stirnseiten des Siebgewebes verwendet werden können.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die beiden ringförmigen Trägerteile an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Siebgewebes so ausgebildet, dass die freie, für die Abscheidung zur Verfügung stehende axiale Länge des Siebgewebes über den Umfang an jeder Stelle zumindest annähernd gleich ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass über den Umfang eine konstante Fläche am Siebgewebe, das für die Abscheidung zur Verfügung steht, gegeben ist. Für den Fall, dass die beiden ringförmigen Trägerteile spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, sind diese insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, um die gleiche axiale Länge an jeder Umfangsstelle zu gewährleisten.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind in das Trägerteil, insbesondere in das zylindrische Siebgewebe Längsstreben eingebracht, die sich von Stirnseite zu Stirnseite erstrecken und insbesondere jeweils mit den Trägerteilen verbunden sind. Die Längsstreben verbessern die Stabilität des Siebgewebes. Über den Umfang verteilt können mehrere Längsstreben eingebracht sein, beispielsweise sechs oder acht Längsstreben. Das Siebgewebe erstreckt sich in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Längsstreben und in Achsrichtung zwischen den Trägerteilen. Die Längsstreben bestehen vorteilhafterweise aus einem Kunststoffmaterial. Des Weiteren ist es zweckmäßig, dass die Längsstreben und die ersten oder die zweiten Gewebefäden des Siebgewebes parallel zueinander verlaufen, beispielsweise parallel zur Längsachse des Wasserabscheideelements.

Es kann zweckmäßig sein, dass die Längsstreben in das Siebgewebe integriert sind, insbesondere in der Weise, dass die Längsstreben teilweise oder vollständig radial innerhalb einer zylindrischen Einhüllenden des Siebgewebes liegen. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Längsstreben nicht oder zumindest nur ein geringere Teil (Hauptteil radial innen) radial nach außen über das Siebgewebe überstehen und eine glattwandige Außenfläche gebildet ist.

Die Filtereinrichtung, die zur Aufnahme des Wasserabscheideelements dient, weist ein Filtergehäuse auf, welches ggf. weitere Filtrationsstufen zur Filtration des Fluids beinhaltet. Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, ein mehrstufiges Filterelement in der Filtereinrichtung zu verwenden, das zur Partikelfiltration ein oder mehrere Filtermediumkörper sowie zur Wasserabscheidung ein Wasserabscheideelement aufweist, das vorzugsweise die letzte Filtrationsstufe im Filterelement darstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein Wasserabscheideelement für einen Flüssigkeitsfilter, mit einem zylindrischen Siebgewebe zur Wasserabscheidung, das an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten von einem Trägerteil eingefasst ist,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung das Siebgewebe im Übergang zu einem Trägerteil, Fig. 3 die dem Siebgewebe zugewandte Seitenkante des Trägerteils in einem in eine

Ebene abgewickelten Zustand,

Fig. 4 in perspektivischer, teilgeschnittener Ansicht ein Filterelement, das verschiedene Filtrationsstufen aufweist, wobei die letzte Filtrationsstufe ein Wasserabschei- deelement mit einem Siebgewebe zur Wasserabscheidung ist.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Wasserabscheideelement für einen Flüssigkeitsfilter dargestellt, das zur Wasserabscheidung verwendet werden kann, beispielsweise zur Abscheidung von Wassertröpfchen aus Kraftstoff. Das Wasserabscheideelement 1 weist ein zylindrisch geformtes Siebgewebe 2 auf, das mit seinen beiden Stirnseiten mit jeweils einem ring- förmigen Trägerteil 3, 4 fest verbunden ist. Das Siebgewebe 2 und die Trägerteile 3, 4 bestehen vorteilhafterweise aus Kunststoff.

In das Siebgewebe 2 sind Längsstreben 6 eingebracht, die parallel zur Längsachse 5 des Wasserabscheideelementes 1 verlaufen. Über den Umfang gleichmäßig verteilt sind mehrere Längsstreben angeordnet, beispielsweise acht Längsstreben. Die Längsstreben 6 und das Siebgewebe 2 sind vorteilhafterweise fest miteinander verbunden, das Siebgewebe befindet sich zwischen jeweils zwei benachbart verlaufenden Längsstreben.

Wie Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 zu entnehmen, sind die ringförmigen Trägerteile 3, 4, die fest mit dem Siebgewebe 2 und den Längsstreben 6 verbunden sind, auf ihre dem Siebgewebe zugewandten Seite jeweils mit einer Seitenkante 3a bzw. 4a versehen, die bezogen auf die Längsachse 5 des Wasserabscheideelementes 1 unter einem Winkel verläuft, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Das Siebgewebe 2 weist erste und zweite Gewebefäden 7, 8 auf, die nach Art von Schuss und Kette ein netzförmiges Gewebe bilden, wobei die ersten Gewebefäden 7 parallel zur Längsachse 5 des Wasserabscheideelementes und die zweiten Gewebefäden 8 in Umfangsrichtung verlaufen. Im Bereich der Anbindung des Siebgewebes 2 an die Trägerteile 3 und 4 nehmen somit beide Gewebefäden 7 und 8 mit der jeweiligen Seitenkante 3a bzw. 4a des Trägerteils einen Winkel ein, der größer als 0° ist und kleiner als 90°. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einer radialen Durchströmung des Siebgewebes 2, insbesondere radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid Scherkräfte im Bereich der Anbindung zwischen dem Siebgewebe 2 und den Trägerteilen 3 und 4 reduziert sind, so dass auch die Gefahr eines Risses im Siebgewebe 2 vermindert ist.

Die beiden axial gegenüberliegenden Trägerteile 3 und 4 sind zumindest bezogen auf ihre jeweilige Seitenkante 3a, 4a spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, jedoch in Umfangsrichtung versetzt. Hierdurch ergibt sich eine freie axiale Länge des Siebgewe- bes, die über den Umfang an allen Stellen zumindest annähernd gleich ist.

In Fig. 3 ist die Seitenkante 3a, 4a des Trägerteils 3 bzw. 4 im abgewickelten ebenen Zustand dargestellt. Die Seitenkante 3a, 4a setzt sich aus einzelnen geradlinigen Abschnitten zusammen, die jeweils aneinander anschließen und einen Winkel zueinander einnehmen. Bezogen auf die Längsachse 5 des Wasserabscheideelementes - und damit auch bezogen auf die ersten Gewebefäden 7 des Siebgewebes 2 - verläuft jeder geradlinige Abschnitt der Seitenkante 3a, 4a unter einem Winkel, dessen Betrag etwa 60° beträgt. Der Winkel zwischen zwei unmittelbar aneinander grenzenden Abschnitten der Seitenkante 3a, 4a liegt bei etwa 120°. Über den gesamten Umfang von 360° verteilt sind insgesamt vier gleich lange, geradlinige Abschnitte vorgesehen, so dass sich jeder Abschnitt über ein Winkelsegment von 90° erstreckt.

In Fig. 4 ist ein Filterelement 20 dargestellt, das mehrere Filtrationsstufen umfasst, wo- bei das Wasserabscheideelement mit dem zylindrischen Siebgewebe 2 die innen liegende, letzte Filtrationsstufe darstellt. Das Filterelement 20, das radial von außen nach innen durchströmt wird, weist radial außen liegend einen Filtermediumkörper 10 auf, der von Endscheiben 1 1 , 12 axial eingefasst und als Faltenfilter ausgebildet ist. An der radial innen liegenden Seite befindet sich am Filtermediumkörper 12 ein Stützgerüst 13, das dem Filtermediumkörper 10 Stabilität verleiht und diesen stützt. Zwischen dem Stützgerüst 13 und dem Filtermediumkörper 10 befindet sich ein Coalescer-Element 14, an dem eine Agglomeration fein verteilter Wassertröpfchen, die im hindurchgeleiteten Fluid dispersiv verteilt sind, erfolgt, wodurch sich die Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen anreichern.

Der Filtermediumkörper 10 bildet die erste Filtrationsstufe, das Coalescer-Element 14 die zweite Filtrationsstufe. Innerhalb des Stützgerüstes 13 ist das Siebgewebe 2 angeordnet, das die dritte Filtrationsstufe bildet. Das Siebgewebe 2 ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3, im Bereich seiner beiden axial gegenüberliegen- den Stirnseiten jeweils von einem ringförmigen Trägerteil 3 bzw. 4 eingefasst, dessen Seitenkante 3a bzw. 4a bezogen auf die Längsachse des Filterelements 20 winklig verläuft. Auch die Gewebefäden, aus dem das Siebgewebe 2 aufgebaut ist, liegen unter einem Winkel ungleich 90° zu den Seitenkanten 3a und 4a.