CN101319627A - 滤油装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滤油装置(100)，其包括进油口(1)和出油口(7)，吸油泵连接到出油口(7)上，通过该吸油泵可以在进油口(1)和出油口(7)之间产生负压，设置于进油口(1)和出油口(7)之间的粗过滤介质(4)和精过滤介质(3)，该滤油装置(100)可以允许油的容积部分不变地通过粗过滤介质(4)而不管通过进油口(1)的油的粘度并同时允许剩余的油的容积部分通过精过滤介质(3)。因此，全部油的容积流量可以在很短时间内被高效地净化，并且在变速器或发动机的外部不需要附加空间，获得了轻的和成本效益好的构造，并且该滤油装置可以无须任何改变地被用于不同车辆型号和种类的发动机，因此也没有变体类型的任何减少。

Description

滤油装置
技术领域
本发明涉及一种用于在发动机和变速器中过滤油的滤油装置以及带有这种滤油装置的油盘。
背景技术
为了在发动机和变速器中过滤油，可以使用吸力滤油装置或压力滤油装置。在使用吸力滤油装置的情况下，泵设置于该装置的出油口，该泵依靠负压吸取待过滤的油穿过过滤介质。当从流动方向上看时，这样该过滤装置的泵是在下游的。通常的做法是直接将吸力滤油装置放置于油盘的油槽中，全部待过滤的油流过所述吸力滤油装置。这种结构只需要很小的附加空间，因此是紧凑的并且不需要任何附加的连接线。当设计这种装置时，通常在该装置的进油口和出油口之间的最大容许压差与由此导致的过滤性能之间将有一个平衡。因为最小的油容积流量需要甚至在油具有高粘度或处于低温的情况下穿过该吸力滤油装置以由此达到发动机或变速器的充分润滑，因此只能获得相对低的过滤性能。从而，吸力滤油装置可以作为粗过滤器以简化的方式被评价。
在压力滤油装置的情况中，待过滤的油由泵压入过滤装置。这种装置通常置于旁路中并且可以由例如阀来启动。压力滤油装置经常设置于变速器内部或变速器的壳体上，在该变速器的外部需要软管连接或管连接。与吸力滤油装置相比，这种结构需要相对大的空间，变速器或发动机的重量和成本实质上由于连接线而增加。因为只有通常少于50％的一部分待过滤的油容积流量流经这种压力滤油装置，所以可以使用例如褶皱形式的高效率的过滤介质。相对大数量的带污垢的污染液(soiling)与这样的高过滤性能相关联，使得压力滤油装置的过滤介质需要相对频繁地调换。压力滤油装置在过大油压的情况下可能被损坏，所以需要利用例如旁通阀或节流盘将过压保护并入压力油过滤循环中。
为了在短时间内获取尽可能高的油的纯度，可以提供全部油容积流量流过的吸力滤油装置与仅有全部油容积流量的20％至40％的旁路流量流过的压力滤油装置的组合。不利的方面是，用于压力滤油装置的诸如转接器(adapter)、壳体和导油槽(oil guidance)等的外围部件的结构和器械上的复杂性，包括所需要的附加空间。由于高压载荷，需要装置具有高稳定性和重型结构。因此，这种吸力滤油装置与压力滤油装置相组合的成本相对高。
发明内容
本发明的目的是提供一种滤油装置和带有这种滤油装置的油盘，通过它们全部油容积流量可以在短时间内高效率地被净化，在变速器或发动机的外部不需要任何附加空间，反而通过所获得的轻的和成本效益好的结构并且通过将滤油装置无须任何变化就应用到不同车辆型号和种类的发动机上，由此，变体(variants)范围也没有任何减少。
这个目的是通过独立权利要求的特征达到的。本发明的有利实施例在从属权利要求中示出。
依据本发明的滤油装置包括进油口和出油口，吸油泵连接到出油口上，通过该吸油泵可以在出油口和进油口产生负压，滤油装置另外包括设置在进油口和出油口之间的粗过滤介质和精过滤介质。依据本发明的滤油装置以这种方式设置：其能够在不考虑流过进油口的油的粘度的情况下允许油的容积部分不变地通过粗过滤介质，并且同时允许油的剩余容积部分通过精过滤介质。
由于根据本发明的滤油装置作为吸力滤油装置设置，可以实现待过滤的油容积流量的全部通过量。另外可以获得高过滤性能，从而不是全部油容积流量传送穿过粗过滤介质，而是部分还穿过精过滤介质。这与待过滤油的粘度无关，所以没有阀、节流盘或类似执行部件需要开关或控制。再不需要用于压力滤油装置的花费，所以得到轻的和成本效益好的结构。
根据按照本发明的滤油装置的一个实施例，精过滤介质设置在流动方向上位于粗过滤介质之前。结果，高压力差经由粗过滤介质的低流动阻力传递到精过滤介质，其增加了流过精过滤介质的油容积流量。当精过滤介质设置有至少一个油以未过滤的方式通过的永久性开口时，因此可以获得穿过粗过滤介质的非均质的流动。可以通过巧妙的定位和/或通过在精过滤介质中的适当数量的永久性开口实现主要流动，并且粗过滤介质不能以平面的方式均质地承载。在油的高粘度(冷启动)的情况下，充分开放的过滤面的是可以得到的，所以不会超出允许的压力差。
根据本发明的滤油装置可以依照另外的实施例以这样的方式设定，在高粘度的油的情况下，流过精过滤介质至少一个永久性开口到粗过滤介质的油容积部分大约是流过该滤油装置的全部油容积流量的90％至95％。因此，吸力滤油装置作为粗过滤装置的优点得以维持。在精过滤介质满负荷时，这个功能也继续保持，而不会导致整个吸力过滤装置压力差明显增大。这是特别有利的，因为在单独的压力滤油装置的情况下，由于所使用的精过滤介质，附加的旁通阀在高粘度油下会打开，从而未过滤的油会进入油循环回路。
依照本发明，在滤油装置中通过该精过滤介质的油的部分可以随着发动机或变速器运行过程中的粘度的降低而持续增加，因此实现增加油的洁净。该滤油装置可以以这样的方式设定：在油处于低粘度期间，通过粗过滤介质的容积部分的油最多占到通过该滤油装置的全部油容积流量的50％。这意味着全部油容积流量的至少50％的部分被引导通过精过滤介质，并且相同的容积部分随后穿过粗过滤介质。
为了得到高过滤性能，精过滤介质优选为玻璃纤维垫、塑料垫、纤维素垫或细丝织物。粗过滤介质优选为金属织物或塑料织物。
根据本发明的滤油装置包括顶部过滤壳(top filter shell)和底部过滤壳，该顶部过滤壳包括至少一个朝向粗过滤介质的间隔器(spacer)。因此，粗过滤介质可以以高精度定位在该过滤孔中。以同样的方式，底部过滤壳设置有至少一个间隔器。该间隔器可以与支撑肋相关，该支撑肋减小该顶部和底部过滤壳的变形从而减小该过滤器内部空间的变形。另外，间隔器还作为间隔条(spacer bead)来设置，这样就得到底部过滤壳和朝向精过滤介质之间的预定距离。于是，可以在精过滤介质之下获得一定的潜流(undercurrent)。这样还可以防止该精过滤介质粘到该底部壳体的光滑和平坦的表面上而削弱该滤油装置的作用。
根据另外的实施例，至少一个间隔器设置在粗过滤介质和精过滤介质之间。为了使底部过滤壳的变形尽可能的小，所述间隔器可以设置为支撑栅格，所述支撑栅格有助于将产生于吸入压力的作用力传递到底部过滤壳上。优选地，这种间隔器包括强化玻璃纤维塑料，特别是PA66GF30-35，或者金属丝织物或挤压塑料织物。
根据本发明的滤油装置优选为以这种方式设置，顶部过滤壳与粗过滤介质和精过滤介质之间的间隔器与底部过滤壳三者之间的高度比大约等于42∶38∶20。由此可以获得带有少量聚集的空气的高过滤效率。此外，在该过滤装置中的空气的聚集可以通过将该过滤器的形状调整为朝向该出油口的方式来消除。
如果间隔器的一个或多个自由端具有一个半径，就保证了过滤介质不被损坏。半径的尺寸取决于由进口压力形成的油容积流动中的作用力和过滤介质在这个载荷下的变形。顶部过滤壳和底部过滤壳及间隔器尺寸以以下方式设定：保持所有元件的变形尽可能地小，从而，甚至在极端条件下油流动空间的减小也会小于7％。
在该滤油装置另外的实施例中，顶部过滤壳由塑料构成，而该顶部过滤壳由金属等构成。这确保由金属构成的过滤壳可以以低壁厚设置以节省全部空间并且实现该过滤器的最大孔空间容积。这种过滤壳优选为具有简单的过滤形状。当该壳由塑料构成时，过滤壳形状复杂的情况是有利的。将构型连接到泵上，并且在滤油装置的孔中接纳密封环(packing ring)和流动肋，因此可以例如对顶部过滤壳以简单的方式通过初步定形或再定形来实现。当使用塑料顶部过滤壳时，优选为包括PA66GF30-35。
在根据本发明的滤油装置中，进油口的液压横截面比出油口的液压横截面大1.5倍，从而在过滤器内部的流量损失可以保持在相对低的水平。
本发明的目的还可以通过带有上述的滤油装置的油盘实现。
附图说明
参考附图中示出的滤油装置的实施例，现以更详细的方式来说明本发明，其中：
图1示出了依据本发明的滤油装置的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的滤油装置100的实施例的纵向剖视图。该装置包括进油口1和出油口7。吸油泵可以连接到后者上。该进油口设置在底部过滤壳2的一侧上，而出油口7在顶部过滤壳5中设置于相反一侧上离进油口1最远距离处。由于吸油泵产生的负压，待过滤的油通过进油口1进入底部过滤壳2的过滤孔20。这些油遇到精过滤介质3(见箭头21、22和23)并流过所述精过滤介质3。在图1示出的实施例中，所述过滤介质3包括永久性开口6，通过该永久性开口6穿透该过滤装置100的油可以通过精过滤介质3而不被过滤然后到达位于精过滤介质3和在流动方向上设置于精过滤介质3之后的粗过滤介质4之间的中间空间30。由于同样出现在中间空间30的负压，所述油容积流量的份额流过粗过滤介质4并到达在流动方向上位于粗过滤4之后的过滤孔40。来自那里的这些油(见箭头25和27)在朝向出油口7和吸油泵(图1中未示出)的方向上流动。然后，通过精过滤介质3(见箭头21，22和23)的油容积流量份额通过粗过滤介质4(见箭头26)并同样到达出油口7(见箭头27)。
在高粘度油的情况下，大部分待过滤的油流过精过滤介质的永久性开口6并完全由粗过滤介质4过滤。由于高流阻，该精过滤介质3不能够允许高粘度油同样地通过。随着温度提高和因此降低的油的粘度，进入进油口1的油的更大份额可以通过精过滤介质3，因此滤油装置的过滤效果持续提高。油纯度的这种持续提高可以在没有任何执行元件如阀、挡板或节流盘的操作的情况下实现。因此，不存在任何机械元件的阻挡或不精确的位移，因此实现了用于油净化的高可靠性和自调节系统。因此，通过精过滤介质3和粗过滤介质4的油的同步的通道利用精过滤介质3的表面部分通常允许在最短的可能时间内实现油的最理想净化，因此，通过精过滤介质3的油容积流动的部分随着粘度的降低而增加。可以注意到，在油的粘度非常低的情况下，当通过精过滤介质3的过滤油的容积部分是流过滤油装置的全部油的容积流量的至少50％时，已经实现了良好的过滤。
在图1示出的实施例中，当间隔条11设置在底部过滤壳2上时，实现了过滤效率的提高。它们容许精过滤介质3的潜流并防止精过滤介质3黏附到底部过滤壳2的内侧。底部过滤壳2的变形可以通过支撑肋10获得。间隔肋8以类似间隔条11的方式确保顶部过滤壳5的内侧和粗过滤介质4之间的预定距离。过滤性能的进一步提高可以通过精过滤介质3和粗过滤介质4之间的支撑格栅9获得。
精过滤介质3上的永久性开口6的数量和形状对于过滤性能尤其重要。当设置数个开口时，它们在精过滤介质3上可以相对于彼此以均等或不均等的距离分布。这取决于预定的绝对流速、与温度相关的预定流速和预定的过滤效率。用于提高油纯净度的另外的参数是底部壳2和顶部壳5的高度，所述两个过滤壳2和5之间的高度比，精过滤介质3和粗过滤介质4在过滤装置内部的高度位置及由此的孔20，30和40的容积部分，及过滤介质3和4的材料和构造。类似的，为了确保当油进入过滤装置100时没有空气被吸入，进油口1的位置和液压横截面与过滤性能相关。依据本发明，间隔器8、9、10和11还通过它们的形状、数量和在过滤装置内的位置及它们相对彼此的位置及相对于永久性开口的形状和位置来确定滤油装置的效率。所述参数的最佳调节通过仿真和试验得到。与传统的吸力过滤装置相比，根据本发明的滤油装置与压力过滤装置相结合能够节约成本至少80％。因为不再需要压力滤油装置的壳体和外部元件，单独的吸力滤油装置和单独的压力滤油装置的所有功能的相关特征都可以在根据本发明的滤油装置中实现，所以重量的减小超过50％。

Claims (29)

1、一种滤油装置，包括：
进油口和出油口，吸油泵能够连接到所述出油口上，利用所述吸油泵可以在所述进油口和出油口之间产生负压；
粗过滤介质和精过滤介质，置于所述进油口和出油口之间；
其中所述滤油装置能够允许油的容积部分不变地通过所述粗过滤介质而不管通过所述进油口的油的粘度，并且同时允许剩余的油的容积部分通过所述精过滤介质。
2、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述精过滤介质在流动方向上设置于所述粗过滤介质之前。
3、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述精过滤介质设置有至少一个永久性开口，通过该永久性开口油可以以未过滤的方式通过。
4、如权利要求1所述的滤油装置，其中在所述油的高粘度的情况下，通过所述精过滤介质的至少一个永久性开口到所述粗过滤介质的油的容积部分大约是通过所述滤油装置的全部油容积流量的90％至95％。
5、如权利要求1所述的滤油装置，其中在所述油处于低粘度期间，通过所述粗过滤介质的油的容积部分至多是穿过所述滤油装置的全部油容积流量的50％。
6、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述精过滤介质是玻璃纤维垫、塑料垫、纤维素垫或细丝织物。
7、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述粗过滤介质是金属织物或塑料织物。
8、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述滤油装置包括顶部过滤壳和底部过滤壳，该顶部过滤壳包括至少一个朝向所述粗过滤介质的间隔器。
9、如权利要求8所述的滤油装置，其中所述底部过滤介质壳设置有至少一个间隔器。
10、如权利要求1所述的滤油装置，其中在所述粗过滤介质和精过滤介质之间设置有至少一个间隔器。
11、如权利要求10所述的滤油装置，其中所述间隔器包括加强玻璃纤维塑料，尤其是PA66GF30-35，或金属丝织物或挤出塑料织物。
12、如权利要求8所述的滤油装置，其中，所述顶部过滤壳与所述粗过滤介质和所述精过滤介质之间的所述间隔器与底部过滤壳三者的高度的比大约等于42∶38∶20。
13、如权利要求10所述的滤油装置，其中所述间隔器的一个或多个自由端具有半径。
14、如权利要求8所述的滤油装置，其中所述顶部过滤壳包括塑料而底部过滤壳包括金属，或者所述顶部过滤壳包括金属而底部过滤壳包括塑料。
15、如权利要求8所述的滤油装置，其中所述顶部过滤壳包括PA66GV30-35。
16、如权利要求1所述的滤油装置，其中所述进油口的液压横截面比所述出油口的液压横截面大至少1.5倍。
17、一种油盘，其具有如权利要求1所述的滤油装置。
18、一种用于过滤流体的过滤装置，包括：
壳体，其具有流体进口和流体出口；
第一过滤介质，其至少部分地横跨该进口和出口之间的所述壳体；
第二过滤介质，其整个地横跨所述壳体，从而从所述流体进口移动到所述流体出口的全部流体必须通过该第二过滤介质，从而取决于所述流体的粘度，一些流体将流过该第二过滤介质和该第一过滤介质，一些将只流过该第一过滤介质；以及
至少一个在该第一过滤介质和该第二过滤介质之间提供间隔的间隔器。
19、如权利要求18所述的过滤装置，其中所述第一过滤介质基本上为带有孔的平板的形式。
20、如权利要求19所述的过滤装置，其中所述第二过滤介质基本上为平板的形式。
21、如权利要求18所述的过滤装置，其中所述第二过滤介质基本上为平板的形式。
22、如权利要求18所述的过滤装置，其中所述第二过滤介质比所述第一过滤介质相对更粗糙。
23、如权利要求18所述的过滤装置，其中所述第一过滤介质在流动方向上置于所述第二过滤介质之前。
24、如权利要求18所述的过滤装置，其中所述第一和第二过滤介质实质上彼此覆盖并具有在两者之间的由所述间隔器提供的基本间隔。
25、如权利要求18所述的过滤装置，进一步包括至少一个在离开所述壳体的所述第一过滤介质的进口侧上的第一附加间隔器。
26、如权利要求25所述的过滤装置，进一步包括至少一个第二附加间隔器，其位于所述第二过滤介质的出口侧上以将所述第二过滤介质与所述壳体隔开。
27、如权利要求18所述的过滤装置，进一步包括至少一个第二附加间隔器，其位于所述第二过滤介质的进口侧上以将所述第二过滤介质与所述壳体隔开。
28、一种用于过滤流体的过滤装置，包括：
壳体，其具有流体进口和流体出口；
第一过滤介质，其设置于所述壳体的内部并具有贯穿其中的开口；
第二过滤介质，其设置于所述壳体的内部，其中，所述第二过滤介质设置为接收流过所述开口的流体，从而进入所述进口的所有流体至少由所述第一和第二过滤介质中的一个或另一个过滤；及
至少一个间隔器，其设置在所述第一过滤介质和第二过滤介质之间。
29、如权利要求28所述的过滤装置，其中所述第一过滤介质比所述第二过滤介质相对更精细。
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