CN101952010B - 过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤器，其包括在工作中用于净化流体的过滤介质(10)，所述流体尤其是液压液体的形式，制成过滤介质(10)的材料与要被净化的流体的电位差是小的。本发明还涉及如下过滤器方案，其中过滤介质(10)的多个部分相互之间和/或与要被净化的流体之间具有不同的电位，使得这些电位至少部分相互抵消；或者力求有目的的漏导；或者在使用电荷平衡层的情况下将电荷返回到相配的过滤介质(10)。

Description

过滤器

技术领域

本发明涉及一种过滤器，其包括在工作中净化尤其是以液压液体形式的流体的过滤介质。

背景技术

上述类型的过滤器是商业上常见的，并且例如在液压设备中在被作为流体的液压油流过的系统分支中广泛使用。通常为了过滤器的压力稳定的结构而设定，在过滤器内部设置优选由塑料材料制成的支承管，它设有细孔，它逆着设定的流体流过方向支承使用的过滤介质。另外通常设置两个端盖，在它们之间伸展过滤介质以及需要时的塑料支承管。端盖同样优选由塑料材料构成，尤其是塑料支承管以注塑件的形式构成。另外也有一些过滤器方案，其中支承管由穿孔的金属套构成，或者支承管也可以完全作为支承元件取代过滤介质。

因为过滤介质为了与端盖固定通常在其自由端的区域内与端盖粘接，使用的粘胶(通常为环氧树脂粘胶或聚氨酯粘胶的形式)构成在使用的过滤介质、两个端盖和/或支承管之间的绝缘层，绝缘效果还如下得到进一步加强，即支承管优选总是构成得比真正的过滤介质(网布套)长，因此沿纵向方向没有力可以作用在过滤介质上。如果不避免上述的力导入，那么不能排除，由于在流体流过过滤介质时出现的压力载荷损害过滤介质，并且不再保证足够的过滤效率。

通过论述的由在过滤介质、端盖以及支承管之间的绝缘层决定的绝缘结构，在流体流过时通过在过滤介质上的可能存在的特定的污物发生静电的充电，尤其是过滤介质的静电充电。由于在过滤元件内部的这样产生的电位差，可以在静电充电的、尤其是以过滤介质形式的过滤元件构件与容纳有过滤元件的、尤其是以通常为金属的过滤器壳体形式的导电组成部分之间的突然放电，结果发生火花放电，这鉴于需要被过滤的流体介质例如液压油、重油燃料如柴油或类似物的可燃性不能评价为不危险的，并且提及的火花放电也可以导致油以及敏感的过滤介质材料的损害。另外已经显示，通过油介质的静电充电，油介质较快速地老化并且就此而言较早地在维护的范围内要被更换。

为了抵制这些缺点，在按DE102004005202A1的同类的过滤器中建议，过滤器的至少一个端盖和/或过滤介质的至少一个端部区域具有接触导通装置，和/或相应的端盖本身或其一部分构成为导电的，以便送走尤其是在过滤器的工作中出现的静电充电，已经在实践中证实，将出现的电位差和电荷仅通过端盖尤其是仅通过下面的端盖可以引出到构成壳体的接地点中的已知方案还应该改进。

发明内容

由现有技术出发，本发明的目的在于，在保留已知过滤元件的优点即高的工作安全性和高的压力值稳定性的情况下，既使在要被净化的流体的高通流功率时，也保证进一步改进已知过滤元件，使得尤其是在过滤元件工作时不会发生损害性的电位差。上述目的通过本发明的过滤器达到。

在第一选择方案中，制成过滤介质的材料与尤其是以液压油形式的、要被净化的流体的电位差是小的。通过使用相对于油具有小的电位的过滤介质，保证不会产生大的电荷。产生的电荷量的大小和相配的在被液压油流过的过滤介质与油之间的电位建立本身可以通过选择合适的材料有目的地影响。按照对于用于过滤介质的不同过滤材料已知的电位序，在两个相互作用的组成部分之间(在此为油与过滤介质之间)的电位可以估计。在上述方式中原则上可以产生非常少的电荷，使得完全不会出现如在现有技术中展示的必须将电荷引出到接地点上的问题。

在第二选择方案中，为了实现而做出可比的考虑。在该选择方案中设定，过滤介质的多个部分相互之间和/或与要被净化的流体之间具有不同的电位，使得这些电位至少部分相互抵消。在上述方案中，基于原则上的考虑，即在两种作用介质(在此为单层的形式，过滤介质由这些单层构成)之间的电位差越大，在它们之间产生越大的电荷。特别有利的是，不仅如在第一选择方案中那样将相对于要被净化的流体具有较小电位的过滤层用于过滤介质，而且设定，过滤介质的第一层相对于要被过滤的流体(油)具有正的电位，而过滤介质的随后的、接着被流体流过的第二单层选自具有负电位的材料序列，结果第一层首先给流体充正电，但是第二层又给它充负电，因此产生的电荷按这种方式部分或完全中和。上述的补偿效果也在要被净化的流体应按相反的顺序首先流过具有负电位的第二层和然后流过具有正电位的第一层时发生。

在另一选择方案中，过滤器设置有作为其组成部分之一的过滤介质，该过滤介质在工作时用于净化流体，流体尤其是已经提及的液压液体(油)的形式。在按本发明的这种方案中设定，过滤器以其用于沿着可预定的路径有目的地漏导电荷的相应组成部分至少部分使用漏导性的材料。这样建立在导电的和不导电的过滤器之间的一种折衷，如这些过滤器是在现有技术中已经分别展示的。因此本发明的过滤器方案引出电荷在时间上缓慢于导电的过滤器，并且就此而言在流体(油)的工作中不会过高充电。同时使得放电危险如在不导电过滤元件中那样最小化，因为通过有目的地引导的缓慢的漏导不会在过滤元件中建立高的场强。优选作为漏导性的区域对于期望的缓慢的电子输送使用具有在10³至10⁹Ωm的导电性的材料。

在第四选择方案中设定，在流体通过过滤介质的通流方向上在过滤介质下游配设电荷平衡层，该电荷平衡层使得流体的产生的电荷至少部分返回到相配的过滤介质。电荷平衡层也可以通过在过滤介质上施加涂层而构成，该电荷平衡层降低了流体和过滤介质的充电并且防止过滤器中的放电。

在上述四种选择方案的优选实施形式中设定，过滤介质掺入有导电的纤维或其它形式的导电的组成部分，使得过滤介质是导电的并且电荷可以快速地引出到过滤器壳体并因此朝“地”引出。为了稳定过滤介质，优选所述的组成部分或纤维以基体结构的形式构成。

为达到起作用的高过滤面积，过滤介质优选打褶地构成并且在过滤器的两个端盖之间至少在内部区域支承在能透过流体的支承管上。

附图说明

下面借助于实施例参照附图详细解释本发明的解决方案。在此各图为原理性的且未按尺寸的视图。

图1显示过滤器的在部分剖开状态下的纵向视图；

图2以透视的俯视图的形式且部分以剖开的形式显示图1的过滤器的上部，包括装入的过滤介质的、为了较好地描述而展开的单层；

图3至5显示用于描述流体充电和放电效果的不同图表。

具体实施方式

首先借助于图1和2详细说明过滤器的原理结构，如它可用于本发明的解决方案。与此无关，过滤器也可以具有其它结构，尤其是以平面式的过滤垫或过滤板的形式构成，例如它们用在所谓的叠式过滤器中。在此建议的过滤器以所谓的过滤元件的形式构成并且具有过滤介质10，该过滤介质在两个端盖12、14之间伸展，它们分别与过滤介质10的一个能相配的端部区域16、18连接，该过滤介质另外在内圆周侧支承在能透过流体的支承管20上。尤其是过滤介质10在所述的端部区域16、18可以经由粘胶层与端盖12、14连接。相应的粘胶层床用标记22表示。

为了净化，流体从外部朝内部流过过滤器并且因此流过过滤介质10。为了较为简单地描述，在图1中过滤介质10描述为圆柱形的过滤垫部件，一种完全能实现的实施形式。但是过滤介质10优选按照图2的部分视图打褶地构成，以过滤皱褶的形式围绕支承管20。如另外由图2可见，过滤介质10多层地构成。多层结构尤其是具有外部的支承层24，它尤其是以网或织物的形式用于稳定其它的层结构。与之类似，可以有内部的支承层26。另外有预过滤层28和主过滤层30。在外部的支承层24与预过滤层28之间以及在主过滤层30与内部的支承层26之间还可以有未详细描述的用于机械支持过滤层的迎流侧的纤维网或者同样未描述的相应地构成的流出侧的纤维网。过滤介质的上述六层或更多层的结构在现有技术中是常见的，因此在此不再更详细地论述。由于重量原因以及由于回收的原因，现代的过滤器相当多地由塑料材料构成，这原则上带来增强的静电充电的问题并且可能出现已经说明的、不利的、所谓的摩擦电的效果。

在按图1的过滤器的进一步解释中，相应的端盖12、14朝内和朝外分别设有伸出的环形面32，在它们之间集成能相配的粘胶层床22。不仅端盖14、16而且支承管20优选以注塑件的形式构成。

在支承管20内部，沿着支承管的、限定流体穿过位置的圆弧段，挂入分隔段34或者在连接位置36上相应地夹入分隔段34，上述段34的各个分隔壁38从上方看以三叉星的形式构成，并且另外在过滤器内部优化导流，而且是朝着下面的端盖14的区域中的穿过位置40的方向，净化的流体经过所述穿过位置离开过滤器。朝着图1的视角观察并且在朝上的延长中，分隔段34具有借助于压力弹簧42加载的、板状的关闭体44(图2)，它承担旁通功能，使得在过滤介质10堵塞时，未净化的流体可以经由在上面的端盖区域12中的、在直径上彼此相对的流入位置46进入过滤器内部用以流过它，并且朝下面的穿过位置40的方向流出，该旁通功能在其触发特性方面可以经由压力弹簧42的可预定的弹簧力调节。

通过本发明的方案总是可能的是，既使在单纯的塑料元件或者在过滤器主要由塑料材料构成时，静电充电的问题也可靠地解决，变化不会使得压力稳定值、β值、过滤效率等受到限制，以下的说明还会相应地解释这一点。

下面借助于以液压油形式的流体解释不同的方案。就此而言按图1和2的所介绍的过滤器构成为液压过滤器，这样的过滤器当然也可以净化包括气体在内的其它流体中的颗粒污物。所述功能的基本前提条件是，流体本身是不导电的，但是它在穿过过滤器时能受到静电的充电，所述静电的充电在接着的流体回路中可能导致已经说明的不利的效果，例如本身带来放电，这些放电使得油较快速地老化或者可能完全破坏过滤器。将要解释的各方案每个单独地看导致静电的改善，或者每个方案与一个或多个其它的方案组合起来共同改善流体系统的静电特性。

在前两种解决方案中使用带有与油具有不同电位的材料组合。因此一方面可以使用相对于油具有较小电位的过滤材料，使得不会产生大的充电，另一方面可以使用多种相对于油具有不同电位的材料并且因此可以部分或完全中和油的电荷。只要提及过滤材料，它们可以构成整个过滤介质10，但是也可能仅若干层如预过滤层28或主过滤层配备上述的过滤材料或者完全由它们构成。

产生的电荷量的大小和在被油流过的过滤介质10与油之间的电位形成可以通过选择合适的材料有目的地影响。按下列表格的电位序，在两种材料之间构成的电位(在此为在油与过滤介质之间)可以估计。如果使两种不同的材料接触，那么在这两种材料之间构成电位。如果例如将弹性体的硅树脂材料(它在摩擦电的电位序中在正极性中处于最上面)与聚四氟乙烯(它在上述电位序中说明为最负极性的)，那么在这两者之间的电位是最大的，并且电子从负极性的聚四氟乙烯开始向正极性的弹性体硅树脂材料流动，以便达到期望的电荷平衡。

总之因此确定，在两种材料之间的电位差越大，即它们在上述表格中分开得越远，则在它们之间越大地产生电荷。按照原理，该电位序也适用于需要被处理的流体(油)和过滤介质10的材料本身。也就是说对于过滤元件10或其各单层，要使用的过滤材料应选择成使它们与油之间的电位差尽可能小，即油和过滤材料在表格中尽可能紧密地彼此靠近。按照这种方式方法原则上产生明显较少的电荷，它在一定程度上也不需要引导到接地点。已经证实为特别有利的是，为了得到静电优化的过滤器，对于相应的过滤层28、30使用玻璃纤维材料，它不会对油如此高地充电。

表格：元件的摩擦电的电位序

上述关系例如在图3中描述，上述图显示在流过不同玻璃纤维材料之后油中的电压与平均的细孔尺寸的关系。根据使用的玻璃纤维过滤材料的不同情况，电压朝零靠近。

现在在另一步骤中可能的是，多个过滤层相互组合，它们本来相对于油具有较小的电位，使得产生的电荷可以附加地中和。例如首先被油流过的第一层(预过滤层28)相对于油具有正的电位并且就此而言在所述的表格中位于油上方，相反接着被油流过的第二层作为主过滤层30相对于油具有负的电位并因此在表格中处于油下方。第一层28给油充正电，而第二层30又给油充负电。因此产生的电荷应该按这种方式可以部分或完全中和并且完全避免损害性的效果。在图4中可见上述电压关于油中温度在流过作为预过滤层28的玻璃过滤层之后的关系，并且该电压就此而言是正的。在图5中可见电压关于油中温度在流过作为主过滤层30的塑料过滤层(聚酯)之后的关系，在此该电压是负的。如果层的材料彼此交换或者油具有相反的流过方向，那么当然也出现上述补偿效果。如图4和5所示，油在两种不同的材料中相反地充电。如果现在通过将两个层一前一后地放置或者通过使这两个层先后被油流过(叠式过滤器结构)而如所示那样组合这两个层，那么产生的电荷部分或完全中和。但是存在可能性，即相应单层的纤维以基体的形式例如作为不同类型的纤维的混合物组合，以便达到期望的摩擦电效果。

其它由于相对于油的不同极性而能相互组合的材料(或者作为不同的层或者以所述的基体的形式)例如是玻璃纤维、合成材料(例如熔喷物、水刺法非织造材料、熔粘物、非织造物；材料类型：聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯)、金属编织物、烧结的金属、金属纤维网、碳纤维、纤维素等等。有利的组合方案例如是：玻璃与化学合成物，玻璃与纤维素，玻璃与金属，化学合成物与纤维素，化学合成物与金属，纤维素与金属，玻璃、化学合成物与纤维素，玻璃、化学合成物与金属，玻璃、纤维素与金属，化学合成物、纤维素与金属。

如已经描述的，不同材料沿流过方向的顺序在此不起作用。

另一解决方案基于整个系统的确定的漏导性。该构思在于，电荷从过滤介质10至真正的过滤器壳体(未描述)的确定的漏导。确定的漏导在此应表示，在过滤器中选择中等的导电性，它保证电荷能以中等的速度从过滤器“逸出”。

按照该原理至今在市场上有两种过滤器或过滤元件。在此涉及导电的和不导电的过滤器。在导电的过滤器中，在过滤介质与油之间产生的电荷在过滤器中通过金属的过滤元件构件例如金属丝编织物、支承管或端盖(它们相互处于电接触)朝壳体的方向导走。上述方案例如在DE102004005202A1中展示。上述方案的缺点在于，对于油存在最高的充电，因为从油中引出的电荷可以经由过滤介质持续地朝壳体导走，使得在过滤器中不会出现平衡或饱和。油持续地提供新电荷给过滤介质和使之离开油，因此油很高地给过滤器充电，这可以导致油的快速老化。但是另一方面在过滤器中也不会累积电荷，因为它被过滤器的导电的组成部分导走，结果基本上排除在过滤器中的可能破坏过滤材料的放电。

在另一已知的解决方案中，过滤器不导电地构成，即在相应的过滤材料与油之间产生的电荷在过滤器中不朝过滤器壳体的方向导走。在相应较高的电荷量时在过滤器中出现电位上升，并且最后导致在过滤器与接地点例如相配的过滤器壳体之间的放电。另外在过滤器内部在具有不同电位的位置之间可能出现放电，这损害过滤介质并且不再保证有效的过滤。尤其是存在如下危险，即过滤器充电并且达到临界的场强，这种情况在饱和点高于临界的场强时是有规律的。于是在过滤器中或者从过滤器至接地点例如过滤器壳体发生火花击穿。

相反有利的是，在本发明的方案的意义上，过滤器中的电荷保留并且不会被导走，使得出现平衡状态，此时过滤器被一直充电到一个确定值。如果该值低于导致放电的所述临界场强，那么油不再被充电。不离开不导电的过滤器的油中电荷小于离开导电的过滤元件的油中电荷。因此在本发明的解决方案中，在导电的和不导电的过滤元件之间寻找折衷，并且设定，电荷导走得慢于导电的过滤器，以便油因此不较高地充电。同时如在不导电过滤元件中的放电危险是最小化的，因为通过缓慢的漏导不能在过滤元件中建立高的场强。符合这种要求的过滤材料称为漏导性的。

在此满足以下关系：

不导电的范围   大于10⁹Ωm   电子输送是不可能的

漏导的范围     10³～10⁹Ωm   缓慢的电子输送

导电的范围     小于10³Ωm   快速的电子输送

该构思的实际的实现基于图1和2的元件结构。为了保证期望的漏导性，所示过滤器的至少一部分必须漏导性地构成，例如通常设有O形环(未描述)的端盖14、16、其它漏导性的密封环(未描述)、支承管20本身或者支承管的一部分以及以打褶的过滤介质10的形式的网布套结构或者网布套(Meshpack)的一个或多个层28、30。因此设定一个确定的路径，电荷可以通过漏导性的各部分徘徊于所述路径。该路径应该从过滤介质10直至壳体，过滤器安装在所述壳体内。包括漏导性的材料的路径也可以混杂导电的组成部分，因为确定速度的材料是最小导电性的材料。该路径原则上不应由不导电的材料中断。优选的输送路径例如从过滤介质10出发经由支承管20和一个端盖12、14、16直至未详细描述的过滤器壳体。

另一解决方案使用在给油充电的过滤层28和/或30后面的电荷平衡层。在图1和2中未详细描述的电荷平衡层将来自油中的电荷返回到相应位于上游的过滤层28、30。电荷平衡层降低油和过滤器的充电并且防止元件结构中的放电。

如已经描述的，流过过滤层的油充电。油充正电或充负电，并且相应的过滤层或整个过滤器与油相反地充电。如果现在设置导电的或漏导性的平衡层在相应被流过的过滤层之后，那么该平衡层与过滤层电接触，油电荷在离开相应的过滤层28、30时完全或部分传递到平衡层上。平衡层可以将电荷返回到相反充电的过滤层30或28上。通过这种方式降低或消除油充电和元件充电。静电放电可以安全地避免。

在上述解决方案中，在一种优选的实施形式中，不仅预过滤器28而且主过滤层30由玻璃纤维材料构成。导电的或漏导性的平衡层可以位于主过滤器30后面或者位于每个其它的层后面(因为每个层可以给油充电)。材料可以是导电的或漏导性的纤维网、织物、网或其它针织物，它可以例如由塑料如聚酯、由玻璃或者由纤维素作为主要组成部分制成，该主要部分被导电地或漏导性地施加涂层，或者本身具有固有的导电性或漏导性。也可以考虑，平衡层蒸镀到其它层上或者以其它方式施加到其它层上(涂刷)。蒸镀层例如可以由铝材料制成。平衡层不必与端盖14、16或支承管20电接触，但是它也以上述电接触起作用。

尤其是还可以按如下方式改进采用导电的或优选漏导性的平衡层的解决方案，即由导电的过滤材料构成基体。基本构思在于，使用的过滤材料掺入导电的纤维或其它形式的导电的组成部分，使得过滤材料是导电的并且电荷可以快速地排出到过滤器壳体上并因此朝地排出。但是讨论的方案也可以使用，如果过滤器是绝缘的。带有导电基体的过滤材料可以是传统过滤材料例如塑料(聚酯)、玻璃纤维、纤维素和导电添加物例如碳或不锈钢的混合物。特别优选预过滤层28由玻璃纤维材料构成，主过滤层30由碳结合玻璃纤维基体构成。

所有上述解决方案导致静电优化的过滤元件，它们避免快速的油老化并且对于液压回路系统的卸载抵制静电充电的不利效果。

Claims (8)

1.过滤器，其包括在工作中用于净化油的过滤介质(10)，所述过滤介质(10)包括多个部分，所述多个部分是多个由过滤材料制成的单层，其特征在于：过滤介质(10)的所述多个部分相互之间和/或与要被净化的油之间具有不同的电位，这些电位至少部分相互抵消，过滤材料与油之间具有不同的电位并且因此油的电荷被部分或完全中和，过滤器以其用于沿着可预定的路径有目的地漏导电荷的相应组成部分(10、14、16、20)至少部分使用漏导性的材料，所述漏导性的材料具有在10³至10⁹Ωm的导电性，所述路径从过滤介质(10)直至过滤器壳体。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于：可预定的路径由具有不同漏导性和/或不同导电性的多个单路段构成，使得得到用于输走电荷的速度调节。

3.根据权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于：在流体通过过滤介质(10)的通流方向上在过滤介质下游有电荷平衡层，该电荷平衡层使得流体的产生的电荷至少部分返回到相配的过滤介质(10)。

4.根据权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于：过滤介质(10)掺入有导电的纤维。

5.根据权利要求4所述的过滤器，其特征在于：所述导电的纤维构成导电的基体。

6.根据权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于：过滤介质(10)包括两个单层，所述两个单层以一个预过滤器(28)和一个主过滤器(30)的形式起作用。

7.根据权利要求6所述的过滤器，其特征在于：过滤介质(10)除了相应过滤性的单层之外还具有保护和/或稳定层(24、26)。

8.根据权利要求7所述的过滤器，其特征在于：过滤介质(10)作为打褶的过滤垫围绕能透过流体的支承管(20)，并且过滤器设有端盖(12、14)。