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Flüssigkeitsfilter
Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsfilter und bezieht sich insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, auf Ölfilter für Dieselmotoren.
Es sind bereits Flüssigkeitsfilter bekannt, bei denen die Flüssigkeit in geradem Strom durch feine Schlitze dringt, die zwischen einander gegenüberliegenden Rändern von nichtporösen Elementen gebildet sind. Derartige Apparate können z. B. eine Reihe von parallelen, koaxialen, rahmenartigen Elementen ähnlicher Form, aber verschiedener Grösse aufweisen, die sämtlich zueinander unverrückbar angeordnet sind und mit Schabern zusammenwirken, welche unabhängig von den erwähnten Filterelementen zwecks Ausführung einer Relativbewegung gegenüber den Filterelementen eingebaut sind.
Es ist ferner bekannt, Filtervorrichtungen zu verwenden, welche ein ringförmiges poröses Filterelement enthalten, durch welches die zu filternde Flüssigkeit hindurchtritt.
Im allgemeinen kann nun gesagt werden, dass die geringste Grösse von Partikeln, welche aus einer Flüssigkeit, die einen mit einem geraden Durchfluss versehenen Apparat durchsetzt, herausgefiltert werden kann, erheblich grösser als die geringste Grösse von Partikeln ist, welche aus der zu filternden Flüssigkeit durch ein poröses Filterelement zurückgehalten werden. Hiebei setzt aber das poröse Filterelement dem Flüssigkeitsstrom einen weitaus grösseren Widerstand entgegen als die Filtervorrichtung mit einem geraden Durchfluss.
Um nun sowohl die charakteristischen Vorteile einer Filtereinheit mit geradem Durchfluss als auch die einer ein ringförmiges poröses Filterelement aufweisenden Einheit auszunützen, wurde bereits vorgeschlagen, bei derartigen Geräten den Flüssigkeitseinlass sowohl mit einer Seite der ersten, als auch mit einer Seite der zweiten Einheit zu verbinden, also die Einheiten parallel z. B. in den Schmierstoffkreislauf einer Dieselmaschine einzubauen. Bei dieser vorbekannten Anordnung wurde jedoch der Rückstand vom porösen Filter unmittelbar in das schmutzige Öl zurückgeleitet, d. h. in den Sumpf der Maschine, und ferner bestanden die Vorrichtungen aus voneinander getrennten Einheiten. Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Filtervorrichtung zu schaffen.
Das Flüssigkeitsfilter umfasst daher eine erste Filtereinheit, bei der die Flüssigkeit in geradem Strom durch feine Schlitze dringt, die zwischen einander gegenüberliegenden Rändern von nichtporösen Elementen gebildet sind, und eine zweite Filtereinheit, welche ein ringförmiges poröses Filterelement enthält, wobei der Flüssigkeitseinlass sowohl mit einer Seite der ersten als auch einer Seite der zweiten Einheit verbunden ist.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen einzigen Flüssigkeitsauslass, der mit der andern Seite der ersten Filtereinheit und der andern Seite der zweiten Filtereinheit verbunden ist, und Einrichtungen, die es einer Teilmenge der zwischen Einlass und Auslass strömenden Flüssigkeit ermöglichen, durch das ringförmige poröse Filterelement parallel zum Hauptstrom hindurchzutreten, der zwischen den gegenüberliegenden Enden des bzw. der nichtporösen Filterelemente verläuft.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung umgibt die zweite Filtereinheit die erste Filtereinheit, wobei der Flüssigkeitseinlass in Verbindung mit dem Äusseren der ersten Filtereinheit und dem Inneren der zweiten Einheit steht und der Flüssigkeitsauslass, das Innere der ersten Filtereinheit und das Äussere der zweiten Filtereinheit verbindet.
Im folgenden sollen zwei Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden :
Fig. l zeigt einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 3 der einen Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung, wobei einzelne Teile weggelassen sind. Fig. 2 veranschaulicht einen Längsschnitt durch den oberen Teil der Vorrichtung, der im rechten Winkel zu dem Schnitt gemäss Fig. 1 geführt ist. Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt der Vorrichtung, bei dem einzelne Teile weggelassen sind, um die unter dem Kopfdeckel liegenden Teile zu zeigen. Schliesslich veranschaulicht Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Gemäss den Fig. 1-3 der Zeichnungen weist die Filtervorrichtung ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an seinem unteren Ende 2 mit einer Öffnung 3 versehen ist. In diese Öffnung 3 ist ein Innengewinde für die Aufnahme einer Ablassschraube 4 eingeschnitten, welche eine Vorrichtung
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mit einem permanenten Magnet 5 trägt, der im Gehäuse 1 zu liegen kommt. Die Gehäusewand erweitert sich gegen das obere offene Ende 6 und ist innen mit einer Schulter 7 versehen.
Ein Deckel 8 ist am Ende 6 des Gehäuses 1 mittels mehrerer Schraubenbolzen 9 und Muttern 10 be-
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der unteren Fläche 16 des Deckels an einer Stelle 17. Der teilringförmige Kanal 12 ist teilweise durch eine ringförmige Platte 18 abgedeckt, die sich im Inneren bis nahe an die Rippe 15 erstreckt, so dass ein ringförmiger Spalt 19 zwischen der Platte und der Rippe 15 geschaffen ist. Die Platte 18 ist am Deckel mittels Schrauben 20 unter Zwischenlage einer Dichtung 21 befestigt.
Der Deckel 8 trägt eine Filtereinheit mit geradem Strom, die allgemein mit 22 bezeichnet ist und sich zentral innerhalb des Gehäuses 1 erstreckt. Die Vorrichtung 22 besteht aus einem Stapel koaxial liegender, scheibenförmiger Elemente 23 und 24 ähnlicher Form, jedoch abwechselnd verschiedener Grösse, die sämtlich unverrückbar zueinander auf einer Stange 25 aufgefädelt sind. Die Stange 25 weist zwei achsparallele Abflachungen 26 auf, um die Elemente gegen eine Drehung zu sichern. Die Elemente sind zwischen einer gelochten Scheibe 27, die an der Schulter 28 der Stange 25 anliegt, und einer Scheibe 29 eingeklemmt, welche am unteren Schraubenende der Stange 25 mittels einer Mutter 30 befestigt ist. Das obere Ende der Stange 25 erstreckt sich durch den Kanal 14 und durch ein Lager 31 hindurch nach aussen und ist mit einem Handgriff 32 versehen.
Die Scheibe 27 ist im inneren Ende 17 des Kanals 14 drehbeweglich und hier durch den inneren Rand eines Ringes 33 gehalten, der in eine periphere Rille 34 in der Scheibe eingreift.
Dsr Ring 33 ist ferner mit zwei Ohren 35 versehen, die Öffnungen zur Aufnahme der mit einem verringerten Durchmesser versehenen Schraubenenden 36 eines Paares von Stangen 37 und 38 aufweisen, welche sich im Gehäuse 1 nach unten entlang dem Paket der Elemente 23 und 24 erstrecken. Entlang diesem Elementenpaket sind in Abständen weitere Ringe 33 vorgesehen, die ebenfalls mit Ohren 35 ausgestattet sind, die um die Stangen 37 und 38 zur Fixierung des Paketes gegen seitliche Bewegung herumgreifen. Im Bereich jedes der Ringe 33 ist eine Scheibe 39 angeordnet, die zwischen den Scheiben 23 und 24 liegt.
Die Stange 37 trägt eine Reihe von Schaberklingen 40, die zwischen die Scheiben 23 eingreifen und gegen eine Drehung durch Stangen 41 und 42 gehalten sind, welche sich durch Bohrungen in den Schabern erstrecken. Die Anordnung der bisher beschriebenen Filtervorrichtung 22 ist an sich zur Bildung vonDurch- gangsfilterschlitzen zwischen benachbarten Scheiben 23 und 24 bekannt, wobei diese Schlitze keine oder nur eine sehr geringe radiale Tiefe aufweisen, so dass sich bei Drehung des Handgriffes 32 das Scheibenpaket 23, 24 relativ zu den Schabern 40 dreht, wodurch alle Teilchen, welche sich in den Schlitzen angesammelt haben mögen, entfernt werden und auf den Boden des Gehäuses 1 herabfallen.
Eine im allgemeinen mit 43 bezeichnete poröse Filtereinheit ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und umschliesst mit einem gewissen Abstand konzentrisch die Vorrichtung 22. Die Vorrichtung 43 wird zwischen einer oberen nachgiebigen Dichtung 44, die an der Platte 18 ausserhalb des Zwischenraumes 19 anliegt, und einer unteren nachgiebigen Dichtung 45 gehalten, welche auf einer Schulter 7 sitzt.
Die Einheit 43 besteht aus einem hohlen ringförmigen Gehäuse, dessen innere Wand 46 am oberen Ende mit Öffnungen 47 versehen ist. Die Aussenwand 48 der Einheit 43 besteht aus perforiertem Metall.
Die inneren und äusseren Wände erstrecken sich zwischen einer oberen Kappe 49 und einer Bodenkappe 50, welch letztere eine kegelstumpfförmige Ausstülpung 51 mit einer zentralen Öffnung 52 besitzt, so dass ein Leitblech zur Verhinderung der Bildung von Wirbeln geschaffen ist. Das Leitblech ist auch mit Öffnungen für die Stangen 37 und 38 versehen. Ein harmonikaartig gefaltetes Papierfilterelement 53 befindet sich zwischen den Wänden 46 und 48. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, steht der Kanal 12, der mit der Einlass- öffnung 11 verbunden ist, auch in Verbindung mit dem Spalt 19 zwischen der Platte 18 und der Rippe 15 und damit mit dem ringförmigen Raum zwischen der Vorrichtung 22 und der Einheit 43.
Dagegen steht die Auslassöffnung 13 über den Kanal 14 und die Perforationen in der Scheibe 27 mit dem Inneren der Vorrichtung 22 in Verbindung. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, dass der Ringraum 54 zwischen der Aussenwand 48 der Einheit 43 und dem Gehäuse 1 mit dem Kanal 14 und der Auslassöffnung 13 über ein verhältnismässig kleines Loch 55 einer Schraube 56 verbunden ist, die in eine in der Rippe 15 vorgesehene Gewindeöffnung eingesetzt ist.
Im Betrieb gelangt die zu filtrierende schmutzige Flüssigkeit durch die Einlassöffnung 11 in den zum Teil ringförmigen Kanal 12 und durch den Spalt 19 in den Ringraum zwischen der Vorrichtung 22 und der Innenwand 46 der Einheit 43. Von dort durchsetzt die Flüssigkeit in einem ersten Strom von aussen nach innen die Schlitze zwischen den Elementen 23 und 24 der Vorrichtung 22, gelangt in den Kanal 14 und durch die Auslassöffnung 13 nach aussen. In einem zweiten parallelen Strom durch die Öffnungen 47 in der Innenwand der Einheit 43 durchsetzte die Flüssigkeit das aus Papier bestehende Filterelement 53 von innen nach aussen und gelangt in den Ringraum 54 und von hier durch das Loch 55 in der Schraube 56 in den Kanal 14 und schliesslich durch die Auslassöffnung 13 nach aussen.
Wenn die Filterelemente der Vorrichtung 22 durch Drehen des Handgriffes 32 gereinigt werden, fallen, wie bekannt, die aus der Flüssigkeit gefilterten Teilchen herab und werden am Boden des Gehäuses 1 zurückgehalten, wobei alle magnetisierbaren Teilchen durch den permanenten Magnet 5 zurückgehalten werden. Ähnlich fallen die durch das Papierfilterelement 53 zurückgehaltenen Teilchen auf die Bodenkappe 50.
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Es ist zu bemerken, dass die im Zusammenhang mit den Fig. 1-3 beschriebene Vorrichtung ermöglicht, einen geraden Durchfluss einer Flüssigkeit zu erhalten, u. zw. mittels der Vorrichtung 22, wobei zu gleicher Zeit ein Teil der zu reinigenden Flüssigkeit teilweise das Papierfilterelement 53 durchsetzt, durch das weitaus kleinere Partikel als durch die Vorrichtung 22 ausgefiltert werden. Der Druckabfall in den Elementen 53 kann dabei sehr gering sein, so dass diese eine lange Lebensdauer haben. Durch die Anordnung des mit einem verhältnismässig kleinen Durchmesser versehenen Loches 55 in der Schraube 56 wird die Durchflussmenge durch das Papierfilter 53 begrenzt.
Es ist ferner zu erkennen, dass der Ausbau der Einheit 43 durch Absenken des Gehäuses 1 vom Deckel S leicht bewirkt werden kann, wobei auch ein gründliches Reinigen des Gehäuseinneren durchführbar ist.
Wie den Fig. 1-3 zu entnehmen ist, sind in Ausnehmungen 61 innerhalb der Rippe 15 zwei Überdruckventile vorgesehen, von denen jedes eine Kugel 57 aufweist, die mittels einer Feder 58 gegen den Ventilsitz 59 innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 60 gedrückt wird. Das zylindrische Gehäuse 60 weist dabei eine Öffnung 62 auf, welche mit dem Kanal 14 in Verbindung steht und der Ventilsitz 59 öffnet gegen den ringförmigen Raum zwischen der Vorrichtung 22 und der Einheit 43. Die Stärke der Feder 58 wird so gewählt, dass bei einem unerwünschten Anwachsen des Flüssigkeitsdruckes im ringförmigen Raum die zu filternde Flüssigkeit unmittelbar zum Kanal 14 und zur Austrittsöffnung 13 abgeleitet wird, um eine Zerstörung der Einheit 43 zu verhüten.
In Fig. 4 der Zeichnungen ist eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, bei der die Vorrichtung 22 und die Einheit 43 Seite an Seite angeordnet sind, u. zw. die Vorrichtung 22 in einem ersten Gehäuse 1 und die Einheit 43 innerhalb eines zweiten Gehäuses 1 a. Das obere Ende eines jeden Gehäuses ist von einem Deckel 8 überspannt, wobei die in ihm vorgesehene Einlassöffnung 11 über den Kanal 12 mit dem Inneren des Gehäuses 1 ausserhalb der Vorrichtung 22 verbunden ist. Innerhalb des Deckels 8 sind nicht dargestellte Kanäle angeordnet, um das obere Ende des Gehäuses 1 mit dem oberen Ende des Gehäuses 1 a zu verbinden.
Die Einheit 43 umfasst ein Papierfilterelement 53, welches in Form einer Ziehharmonika gefaltet und zwischen einem Flansch 63 der Schraube 56 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 64 und einer flanschartigen Scheibe 65 unter Zwischenlage einer Dichtung 66 angeordnet ist. Eine Feder 67 wirkt zwischen der flanschartigen Scheibe 65 und der unteren Abschlusswand des Gehäuses 1 a. Aus Fig. 4 ist ferner zu entnehmen, dass die Einheit 43 eine innere perforierte Wand 68 enthält. Ein Überdruckventil gleicher Bauart, wie jene in Fig. 1-3 dargestellten, ist mit 69 bezeichnet und verbindet die nicht dargestellten Kanäle zwischen den oberen Enden der Gehäuse 1 und 1 a mit dem Kanal 14, wobei in diesem Fall die Magnetvorrichtung 5 innerhalb des Kanals 12 angeordnet ist.
Beim Arbeiten der Vorrichtung tritt die zu filternde Flüssigkeit durch die Einlassöffnung 11 ein und gelangt durch den Kanal 12 in den ringförmigen Raum zwischen der Vorrichtung 22 und dem Gehäuse 1. Sodann durchsetzt die Flüssigkeit in einem ersten Strom die Filterschlitze der Vorrichtung 22 von aussen
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tritt die Flüssigkeit von aussen durch das Papierfilterelement 53 in sein Inneres ein und gelangt durch das Loch 55 mit verringertem Durchmesser in der Schraube 56 in den Kanal 14 und fliesst von hier durch die Austrittsöffnung 13 ab. Es ist somit zu bemerken, dass die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ähnlich jener in den Fig. 1-3 gezeigten ist, obwohl in der Vorrichtung gemäss Fig. 4 die zu filternde Flüssigkeit das Papierelement 53 in entgegengesetzter Richtung durchsetzt.
Es ist selbstverständlich, dass andere Anordnungen und Kombinationen eines oder mehrerer Apparate 22 und einer oder mehrerer Einheiten 43 mit einem gemeinsamen Deckel 8 leicht vorgesehen werden können, um die verschiedenen Erfordernisse beim Filtern zu erfüllen.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass das in Ziehharmonikaform ausgebildete Papierelement auch aus anderem Material, z. B. aus einem Drahtgeflecht, aus Filz oder aus einem Nylonsiebstoff, bestehen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsfilter, bestehend aus einer ersten Filtereinheit, bei der die Flüssigkeit in geradem Strom durch feine Schlitze dringt, die zwischen einander gegenüberliegenden Rändern von nichtporösen Elementen gebildet sind, und einer zweiten Filtereinheit, welche ein ringförmiges poröses Filterelement enthält und der Flüssigkeitseinlass sowohl mit einer Seite der ersten als auch mit einer Seite der zweiten Einheit verbunden ist, gekennzeichnet durch einen einzigen Flüssigkeitsauslass, der mit der andern Seite der ersten Filtereinheit und der andern Seite der zweiten Filtereinheit verbunden ist, und Einrichtungen, die es einer Teilmenge der zwischen Einlass und Auslass strömenden Flüssigkeit ermöglichen, durch das ringförmige poröse Filterelement (53) parallel zum Hauptstrom hindurchzutreten,
der zwischen den gegenüberliegenden Enden des bzw. der nichtporösen Filterelemente verläuft.
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