CN1030750C - 用于过滤气体和液体介质的过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于过滤气体和液体介质的过滤器(1)，特别是涉及内燃机用的滤油器，它有一个滤罩(2)和一个容纳在滤罩中的、由多孔的可变形材料构成的过滤填料(8)，例如由吸滤纸构成的卷。为了防止过滤填料变形，从而使过滤介质平稳流过过滤填料，设置了稳定构件(12)，例如稳定杆，该稳定构件使滤罩内过滤填料(8)的形状和位置保持稳定。
Description
本发明涉及一种用于过滤气体和液体介质的过滤器，特别是涉及如权利要求1的前序部分所述的内燃机滤油器。
DE-PS1051062中公布了一种这类过滤器，其中，过滤填料是一个由吸滤纸构成的卷筒，它插在一个位于其中心的芯子上。这种已知的过滤器例如可以用来作为内燃机的滤油器。这种滤油器是作为超滤器工作的，例如可以将其设置在油流的一个支流上，也就是说，用于补充现有的滤油器。由于这种超滤作用，实际上不需要更换油，只要补充所消耗掉的那部分就可以了。总而言之，其工作时间大大地增加了。
在这种已知的过滤器中，液体逆流流过位于进口和出口之间的滤纸填料。此外，还曾报道过其它一些工作原理，例如，DE-PS2460073中描述了一种径向穿流，DE-OS3617420中描述了一种直流运转的汽油过滤器，其中，发动机燃料沿轴向流过卷绕的过滤填料。
DE-OS3842017中公开了另外一种滤油器，它是按照积木式组装的，因此一个滤油器可以安装多个过滤填料，便于使过滤填料的体积与所循环的油的总量相适应。
在这种滤油器中，过滤填料是由吸滤纸(以卷筒或者单层的形式)构成，或者是由其它多孔的海绵状的但可变形的材料构成。这种过滤器的问题在于，过滤填料必须承受住流过的液体的压力。尤其是，在使用较为粘滞的流体例如润滑油进行工作，并且由于滤出的污物而使过滤填料的一部分已经失效时，经孔隙而流过的阻力变得如此之大，以致过滤填料的孔被挤压得不能透过流体。在过滤填料由吸滤纸卷构成的情况下，过滤填料可能被挤压在起达到30％甚至更高。由于产生变形，这种过滤填料的使用寿命是非常有限的，常规的汽车内燃机滤油器，每行驶5000至10000公里就要更换过滤填料。
这样的过滤填料原则上也可以用于过滤气体介质，例如用于空气过滤。但是，在这种应用中也会出现与上面所述相同的问题，从而导致空气过滤器过早地失效。
本发明的任务是，改进这类过滤器，使其在工作期间内，流体流过阻力始终保持在适当水平上，从而保证在高的过滤作用情况下流体介质能够平稳地流过，并因而延长其使用寿命。
根据本发明，这一任务是通过权利要求1的特征部分中所述的技术特征而得以解决的。
本发明的发明构思在于，使多孔、可变形的过滤填料在工作过程中保持形状稳定，其次，利用稳定构件将其固定在滤罩中它的预定位置上。由于这种稳定构件的作用，流体作用于过滤填料上的压力在相当大的程度上被消除了，这是因为，采取上述措施后过滤填料基本上只受拉伸负荷，而不是象成问题的常规过滤器中所发生的情况那样受压负荷。一般地，至少要在流体进入表面的区域内安放这种稳定构件，例如，它们可以是与流动方向成横向安置的杆。如果过滤填料是一个纸卷或者是由很多层纸构成的组件，那么这些杆应穿过所有的纸层。由于过滤填料固定在滤罩中，因此这些纸层不会再被压挤到一起。
为了最优化地使用过滤填料，例如上面所述的纸卷，沿径向和轴向对流体过滤是十分有利的。可以采用直流原理和对流原理。
使用本发明的过滤器作为汽车内燃机的滤油器，通常，其使用寿命达到大约20000公里行程。与常规的滤油器相比，这种过滤填料需要更换的频度只是前者的一半。因此，不论需要过滤的是何种介质，其使用寿命比起常规的结构来说都大大地延长了。
本发明的其它配置形式可由从属权利要求得出。
下面参照附图，用若干实施例进一步说明本发明，在附图中：
图1是本发明的一种过滤器的纵向剖面，该过滤器有一个滤罩和一个配置在滤罩中的、形状和位置稳定的过滤填料；
图2是图1所示过滤器的敞开的滤罩的俯视图，其中的过滤填料已取出；
图3至图7是本发明的各种不同的实施方案的示意图，所有过滤填料均是圆柱形的；
图8是一个供油泡沫塑料制成的过滤填料使用的支撑罐笼的示意图；
图9是一个圆柱形过滤填料的示意说明图；
图10是一个直角平行六面体形层叠过滤器的示意说明图；
图11是本发明的过滤填料的另一个实施例的示意说明图；
图12是用于卷制过滤填料的纸带的图示，纸带上带有与纸带的长度方向成垂直排列的稳定杆。
图1中示出了一个滤油器，它有一个筒状的滤罩2，在滤罩的二端各有一个盖子3。滤罩2和盖子3通过滤罩上的凸缘4和螺栓5彼此连接到一起。在图1中，上盖3上设有一个与其同轴的进口6，在下盖上有一个与之同轴的出口7。滤罩中放入了一个过滤组合件8，它是由吸水纸卷成的。为了支撑过滤填料8，在靠近盖子边缘的地方设置了一个环形的刃口，其尖端插入过滤填料的吸滤纸的层间。此外，在盖板上环形刃口9的里面填充了一个相当稳固的金属丝网10，过滤填料辅助地支撑在它上面。
为了过滤油，如图1中箭头所示，使污染了的油经由进口6流入过滤器，通过金属丝网10分散开来，由上端也就是进口表面11进入过滤填料8沿纵向流过过滤填料8，然后经出口7从过滤油器中流出。
为了防止以相当高的压力在滤油器中流动的油压挤过滤填料8，在过滤填料的上部面向进口6的区域中设置了一个稳定杆12，它通过一个横向穿孔贯穿过滤填料的所有纸层，其二端伸出到过滤填料边缘外面。稳定杆12的突出出来的二端就支撑在过滤罩2的挡块或者凹槽13的底面上。这样，当油流入滤油器时，由于稳定杆的作用，过滤填料被固定在滤罩内它自己的位置上，因而穿过过滤填料流动的油对过滤填料施加的负荷基本上都是拉伸负荷。用这种方法，避免了过滤填料的孔隙的损失，从而避免了整个过滤填料被压缩。
图2中清楚地示出了挡块12和凹槽。由图中可以看出，滤罩带有许多散热片14。
图3中所示出的同样是一个由纸带卷成的过滤填料8，不过，这个过滤填料带有一个与其同轴的芯子21，它贯穿过滤填料的整个长度。芯子21是一根管子，在过滤填料内的大部分长度范围内，该管子上有许多开孔22。芯子21的上端即要过滤的油的进入表面一端是封闭的，但位于过滤填料底部的一端是敞开的。在进口表面11处与流动方向垂直地有一个穿过过滤填料的稳定杆12与芯子21连接在一起，在芯子的下端同样地还设置有另一个稳定杆。在这种实施方式中，稳定杆没有必要突出到过滤填料的外面，放置到滤罩内相应的挡块上，因为芯子21起到了固定稳定杆12的作用。
如果把图3中所示的过滤填料8放入图1的过滤器中，那么待过滤的油就会流过进口表面11，沿纵向通过过滤器，此外会有一部分油沿径向流向芯子21，通过开孔22流入芯子，然后从芯子的下端流出。因此，这种流动被称为轴向/径向流动。
图4所示的由吸滤/纸卷构成的圆柱形过滤填料8也带有一个与其同轴的中空的芯子21，在本图所示的情况下，上述芯子在位于下面的进口表面11这一端是封闭的。在过滤填料内，在其部分长度上，中空的芯子上有开孔22，另外，有一根滤罩的中心竖管23穿过中空的芯子。这根竖管用来将过滤填料保持在滤罩中心位置上。此外，还可以通过这根竖管向过滤填料输送油，油从中空的芯子沿径向流入到过滤填料8中。另外，污染了的油还从过滤填料的底部由竖管23中流出，通过例如图1中所示的金属丝网分散开来，由过滤填料的下端，也就是进口表面11进入过滤填料，沿其长度方向由下向上流过，由过滤填料的上端离开滤罩。因此，在这种实施方案的情况下，过滤器的上盖中不仅设置有进口而且还设有出口。在进油表面区域中同样地也有一个稳定杆12与芯子连接在一起，这次它伸出到过滤填料的边缘外面，如图1和图2所示那样被固定在滤罩内相应的挡块13上。
图5中描绘的也是一个带有芯子21的圆柱形过滤填料。在这一实施方案中，芯子的上端有一个呈射线状图案的结构，它是由若干个细而平的稳定杆12构成的，这些稳定杆12与过滤填料的上端即待过滤的油流入的表面11连在一起，例如粘结或用夹子夹在一起。还可以设置一个与芯子21同轴的插入式紧固件24或螺丝与稳定杆连在一起，用以将过滤填料固定在滤油器的罩或盖子上。如图5中所示，至少可以有一个稳定杆伸出到过滤填料的边缘外面，以便辅助地将过滤填料固定在滤罩中预定的位罩上。
图6中示出的仍然是一个圆柱形过滤填料8，不过其上表面和下表面经过了相应的处理，例如涂敷胶粘剂等(图中用阴影线表示)，因而不能透过要过滤的流体。待过滤的流体的进入面是过滤填料8的整个圆围表面。这个过滤填料8也有一个中空的芯子21，上面带有开孔22。中空的芯子有一端(图6中的上端)是开口的，另一端是封闭的。在中空芯子的二端，设置有与之成横向延伸的稳定杆12，这二个稳定杆通过芯子21而固定在其应有的位置上，不需要将其辅助固定在滤罩上。
如图6中所示，需要过滤的流体由外向里流入芯子，然后从芯子中流出。因此，这种过滤填料是纯粹的径向滤芯。这种结构保证了预定的过滤路径，因为滤罩(图中未示出)不必承担平面密封(Flachenabdichtungen)。滤芯只是简单地插入或旋到滤罩上。
图7中示出了一个带有中空的芯子21的圆柱形过滤填料8，芯子上也带有开孔22并且其上端是开口的。在空心的芯子二端也设置有横向延伸的稳定杆12，在该图所示的情况下稳定杆伸出到过滤填料外面，因此可以辅助地固定在滤罩内的挡块上。在密实无空隙的卷的情况下，这种结构提供了最大的可利用的过滤表面积。
图8中示出了一个供由泡沫塑料制成的过滤填料使用的支撑罐笼。这个支撑罐笼例如可以是金属制成的，里面附加地设置有横向延伸的稳定杆12。支撑罐笼内填充了开孔的泡沫塑料，例如聚氨酯或聚苯乙烯泡沫。在过滤时，由于支撑罐笼31上带有稳定杆12因而避免了过滤填料8发生变形。此外，如图中上面的杆所示，稳定杆12可以伸出到过滤填料的外面，固定在滤罩内相应的挡块上。
图9中描绘了一个带有中空芯子21的圆柱形过滤填料8，其上面和下面对于要过滤的介质来说是不可渗透的，例如覆盖了一层涂层32(图中用阴影线表示)。在过滤填料中大致整个长度范围内，中空的芯子21上带有许多开孔22，这样由圆围面也就是进口表面11流入过滤填料的油就进入芯子21中，然后由芯子上端的开口流出，如同图中箭头所表示的那样。因此，这种过滤填料也是径向滤芯，需要过滤的流体沿着滤层流向中心。
为了使过滤填料8在高的压力下保持形状和位置稳定，设置了沿着过滤填料8的圆围纵向穿过其中的稳定杆12，其中至少有几个稳定杆可以从过滤填料的上面或下面突出出来，固定到滤罩内的相应挡块上。
图10中描绘了一种积层过滤器1，它有个矩形滤罩2′，它可以用一个带有进口的盖子(图中未示出)封闭起来。滤罩2′内放有一个直角平行六面体形的过滤填料8′，它是由许多吸滤纸层组成。所有的滤层至少在上面的进口面11附近被横向延伸的稳定杆12所贯通，这些稳定杆接到滤罩内的挡块(图中未示出)上。稳定杆沿着过滤填料8′的整个外周排列。可以想象到，如果油实际上不是从外侧流入过滤填料，那么只在过滤填料8的上面设置稳定杆12就可以了。如果是象图10中用箭头表示的那种情况，那么在二侧面也要设置稳定杆12。
图11中描绘了一种过滤填料8，它基本上可以用来作为径向滤芯。在这种过滤填料内有一个与其同轴的芯子21，芯子上带有开孔22。这个芯子21是一根空心管，其一端(在本图所示的情况下是上端)是开口的。如图中阴影线所表示的那样，过滤填料8的上面是密封的，例如通过覆盖涂层32。沿着侧表面配置了稳定杆12。这些稳定杆可以固定在滤罩中预定的位置上，也可以通过附加的加固件33将稳定杆12与芯子21连接到一起。由于显而易见的原因，图中只画出了一个加固件。这些加固件33例如可以是粘在或夹在过滤填料8的上表面或下表面上的板条。
图12中描绘了一个由多孔材料例如吸滤纸构成的材料带34，由该材料带可以制成过滤填料8，例如层叠或者卷绕。这种材料带34上有一定间距地设置了一些稳定杆12。这些稳定杆是通过将材料压实制成，或者是由附加的薄板条形材料如塑料等制成，并与材料带34结合在一起。稳定杆12是与带的长度方向成横向排列的。如用这种材料带34卷制成过滤填料，那么过滤填料就会得到加固，从而使其在高的流动压力下保持形状稳定并且有低的流动阻力。
上述所有过滤填料不仅可以用于过滤液体介质，而且也可以用来过滤气体介质。
Claims (22)
1. 用于过滤气体和液体介质的过滤器，特别是内燃机的滤油器，它有一个配置了介质进口和出口的滤罩，此外还有一个通过稳定构件保持并固定在滤罩内的、由可变形材料构成的多孔过滤填料，需要过滤的介质由进口表面进入过滤填料，然后流过该过滤填料，其特征在于，克服进入的介质的压力以保持过滤填料的形状稳定的支持构件被制成稳定构件(12)，该构件被与介质流动方向成横向地至少排列在进口表面(11)的区域内，从而使稳定构件与过滤填料(8)结合或伸出该过滤填料，且使稳定构件固定在过滤罩(2)的适宜位置。
2. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，稳定构件被支撑在滤罩(2)上。
3. 权利要求1或2所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)与芯子(21)一起被提供，所述芯子在整个长度上穿过过滤填料并被安装在滤罩中的适宜位置，稳定构件(12)与芯子结合在一起。
4. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，至少在过滤填料(8)的进口表面(11)区域内配置稳定构件(12)。
5. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)和过滤填料(8)与流动方向成横向地排列在进口表面上。
6. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)伸出过滤填料(8)的边缘外面，放置在滤罩内的挡块(13)上。
7. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料带有一个与之同轴的芯子(21)，稳定构件(12)与上述芯子连接在一起。
8. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)与流动方向成横向地排列在进口表面(11)区域内。
9. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)是贯穿过滤填料(8)的杆(12)。
10. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，在由许多多孔薄片材料的层构成的过滤填料中，稳定构件(12)与所有的薄片材料层彼此结合在起。
11. 权利要求10所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)是一些稳定杆，它们贯穿所有的薄片材料层。
12. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)带有一个与之同轴的中空的芯子(21)，这芯子在过滤填料(8)内部的部分上有开孔(22)，该芯子至少有一端是开口的。
13. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)的至少一个外表面是不能透过待过滤介质的。
14. 权利要求13所述的过滤器，其特征是，过滤填料的至少一个外表面上涂有不能透过要过滤介质的涂层(32)。
15. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料被用来作为直流或对流原量的轴向、径向、或轴向/径向滤芯。
16. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)有一个支撑罐笼(31)，这个支撑罐笼是由多孔材料构成的泡沫填料的支持物。
17. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)是圆柱形的，并且稳定构件(12)与母线横向延伸。
18. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)是圆柱形的，并且稳定构件(12)沿圆柱体的母线纵的方向延伸。
19. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)的形状是直角平行六面体形，并且稳定构件(12)至少在直角平行六面体的一个面上与其平行排列。
20. 权利要求1所述的过滤器，其特征是，过滤填料(8)是由带材制造的，该带材上与带的长度方向成横向地设置有稳定构件(12)。
21. 权利要求20所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)是带材的材料加厚部分。
22. 权利要求20所述的过滤器，其特征是，稳定构件(12)是平的板条，它们与带材(34)结合在一起。
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