CN104780990A - 过滤元件和具有这样的过滤元件的液压回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤元件，其包括打褶的过滤介质(3)的结构、优选多层结构，所述过滤介质具有多个单独的过滤褶皱(5、7)，其特征在于，与具有统一褶皱高度的过滤褶皱相比，通过交替排列的具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5)和具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)而提供更多的有效过滤面，从而在被要过滤的流体穿流时产生对于过滤介质(3)的较低的单位面积负荷以及流体在过滤时的较低的穿通速度，由此减少在过滤器运行中过滤介质(3)的静电充电电荷。本发明还涉及一种具有这样的过滤元件(1)的液压回路。

Description

过滤元件和具有这样的过滤元件的液压回路

技术领域

本发明涉及一种包括打褶的过滤介质的结构、优选多层结构的过滤元件，所述过滤介质具有多个单独的过滤褶皱。此外，本发明涉及一种包含这样的过滤元件的液压回路。

背景技术

这种类型的过滤元件是商业通用的。这样的过滤元件与各种类型的流体设备相结合而广泛用于过滤工艺液体、压力液体(如液压油)以及用于处理液体介质及类似物的液体燃料和润滑剂。

在许多情况下，在使用该过滤元件的流体设备中仅提供有限的工作空间来安装和拆卸包含所涉及的滤筒式过滤元件的设备部件。另一方面，为了能够过滤相应大的流体流，由过滤元件提供的过滤面需要足够大。

为了提供足够大的过滤面，已知的过滤元件(如在市场上可自由获得的过滤元件)具有典型地由多层不同过滤材料组成的、锯齿形折叠的或者打褶的过滤介质。在制造时，过滤介质被引导穿过切割装置，在该切割装置中过滤介质在边缘侧按尺寸切割，在这之后该过滤介质进一步移动到折叠机，在该折叠机中形成包括多个单独的过滤皱褶的锯齿形状或者褶子。然后在进一步的制造过程中，被切割的过滤介质被分成多个部段，这些部段成形为管状体并且就此而言形成该过滤元件。

在上述标准过滤元件解决方案中，所有过滤褶皱通常具有相同的使用高度，这根据穿流条件可能导致：由于其柔韧性或挠性，多个彼此相邻设置的过滤褶皱可移向彼此并且因此沿其有效过滤面直接相互贴靠，这导致元件材料在该关联区域中的一种“阻隔”，因为这时要过滤的介质不再可以不受干扰地到达元件复合体的所有过滤褶皱。这又导致剩余的、彼此分开且不阻隔的过滤褶皱增加地被要除去颗粒污染物的流体穿流，因此在这里流动速度升高并且作用到过滤介质的这些褶皱上的单位面积负荷提高。因为多层的过滤介质通常包括由单纤维构成的单独的过滤无纺布，所以这导致纤维材料从无纺布复合材料中增多地排出(迁移)，这又降低过滤元件的使用寿命。

过滤技术近来必须考虑的一个很大的挑战在于如下事实，即，首先要用这样的过滤元件净化的液压液由于环保规定而不再允许具有金属添加剂、尤其是破坏环境的锌添加物，但由此降低液压液的电导率。由于该降低的电导率，如通常在穿流过滤介质时出现的静电充电电荷不再可以通过液压液如过去那样被有效地放电，因此可能在过滤元件中发生放电过程，该放电过程也可能以放电闪光的型式出现，所述放电闪光通常破坏敏感的过滤介质，同样也利于液压液的油老化。尤其是在过滤元件的所谓的箱内(Intank)应用(其中所述过滤元件在封闭的箱单元中使用)时，这样的放电闪光可能提高爆炸危险。

为了应付这些效应，在现有技术(DE 10 2004 005 202 A1)中已经提出一种包括过滤介质的过滤元件，所述过滤介质在两个端盖之间延伸，所述端盖分别与过滤介质的一个可配置的端部区域连接，并且所述过滤介质至少在一侧上支承在支承管上，在该过滤元件中如下规定：至少一个端盖和/或过滤介质的至少一个端部区域具有触点接通设备和/或相应的端盖本身或其部件放电地构成，以便由此保证在过滤元件运行中通常出现的静电充电电荷的放电。通过上述摩擦学效果在过滤介质上生成的电荷可以这样通过触点接通设备和/或相应的端盖流出到接地点或接地位置上。这种“规定的放电”被证实为非常有效；然而为了获得所提出的触点接通设备而需要提高的材料和制造费用，这相应不利地表现到元件的制造费用之中。

在WO 2009/089891 A1中说明一种备选的解决方法，其示出一种没有使用触点接通设备的过滤元件解决方案。在该已知的解决方案中，为过滤介质选择制造材料，所述制造材料与要净化的流体的电位差根据相应选择的净化任务是小的。尤其是在这里涉及如下过滤解决方案，即：过滤介质的部件相对于彼此和/或相对于要净化的流体(液压液)具有不同的电位，使得所述电位在过滤运行中相互至少部分地取消；或者争取针对性地往回放电到液压液中；或者在使用过滤介质复合体中的电荷补偿层的情况下使电荷返回到整个过滤介质上。因此利用该已知的解决方案也可能的是，按照用于为过滤介质设置的不同过滤材料(过滤无纺布)的已知电动序评定电位，所述电位在通常的使用情况中在两个相互作用的构件之间、即在油和过滤介质之间产生。在这种已知的、非常有利的解决方案中原则上生成非常少的充电电荷，从而根本不出现如下问题，即如以上说明示出的那样必须将所述充电电荷在接地点上通过独立的触点接通设备放电。然而在这里也示出，在选择所述过滤元件材料时从所述摩擦学电动序出发必须不仅在前期开发方面而且在材料投入方面使用相应高的花费，以便到达良好的结果，这又提高用于过滤元件的制造费用。

此外，所有上述已知的解决方案的共同之处是，由于自由过滤褶皱端部因流体穿流引起的移动而可导致“阻隔”的不利效果。

发明内容

在这种背景下本发明的任务是，给出一种过滤元件和一种包括这样的过滤元件的液压回路，其中在成本低并且结构功能可靠的情况下最小化无意中静电放电的危险。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的过滤元件解决。此外为了解决该任务在权利要求13中提出一种包括这样的过滤元件的液压回路。本发明的有利的实施形式和扩展方案是从属权利要求的主题。

按照本发明按照权利要求1的特征部分规定：与具有统一褶皱高度的过滤褶皱的已知解决方案相比，通过交替排列的具有第一褶皱高度的过滤褶皱和具有第二褶皱高度的过滤褶皱，提供更多的有效过滤面。使在过滤技术领域中的本领域一般技术人员意外的是，在这样设置过滤褶皱时和在被要过滤的流体对应地流体穿流时，产生对于过滤介质的总体上较低的单位面积负荷以及流体在过滤时的较低的穿通速度，这又有助于显著减少在过滤器运行中过滤介质的静电充电电荷。

通过如上所述那样设置具有不同褶皱高度的过滤褶皱而实现稳定化，其中，具有第二褶皱高度的过滤褶皱支承具有第一褶皱高度的过滤褶皱。因此，通过具有不同高度特征的过滤褶皱实现用于过滤介质的压力稳定的且功能可靠的结构。此外，具有第一褶皱高度的过滤褶皱在过滤元件运行中保持在其最初的布置结构中并且由此具有特别大的、朝向污染侧或清洁侧的有效过滤表面。朝向污染侧或清洁侧的开口的表面因此大于在常规的在整个周边上具有统一褶皱高度的过滤元件中的表面，而所述常规的过滤元件通常引起所述的“阻隔”。因此，在按照本发明的解决方案中使流体容易渗透过滤介质，这导致过滤元件具有在使用期间改善的过滤性能以及较长的使用寿命。

在过滤技术中经常努力将过滤元件连同其过滤介质优化，从而实现高的流动性能连同高的净化效率，其方式为在元件中使用尽可能多的单独的具有相同安装高度的过滤褶皱，而在这里提出另一种方式，即放弃多个单独的具有相同高度的褶皱并且因此放弃理论上提供的过滤面。通过减小具有第二褶皱高度的过滤褶皱的高度，相邻连接的具有第一过滤高度的过滤褶皱的侧向限定面为了穿流而开放，并且由此提高有效过滤面并且因此提高过滤介质的穿流和分离性能。已证实的是，由于对于过滤介质的与此伴随的总体上较低的单位面积负荷，在与已知解决方案相比类似的流动性能下能够实现流体的较低的穿通速度，由此静电充电电荷根本不产生或至少只以减少的方式产生，从而所述充电电荷也不是必须通过其他结构措施(如触点接通设备或选择性的选择具有不同电位的过滤材料)来控制。

尽管具有这些有利特性，但按照本发明的解决方案也可以附加地与放电的触点接通设备和/或与过滤介质的所述抗静电结构相应组合，这在下文中还更详细地陈述。

优选地，具有第二褶皱高度的过滤褶皱的高度是具有第一褶皱高度的过滤褶皱的高度的至少一半。就此而言可能通过试验确定，最优的是：第二褶皱高度为第一褶皱高度的85％至95％、优选90％。对于褶皱高度的该范围，在最小静电充电电荷的情况下产生过滤介质的优化密度与过滤介质的最大自由表面的结合。

备选地，具有第二褶皱高度的过滤褶皱的高度可以是具有第一褶皱高度的褶皱的高度的一半。

特别优选地，过滤褶皱在过渡部处具有统一大小的、优选相同的曲率半径。通过统一的曲率半径在成形褶皱时保护过滤材料。不会发生过滤材料的折断，所述折断可能不利地影响过滤元件的过滤性能。这样也避免锐边过渡部和尖端，在所述锐边过渡部和尖端上可能构成电压峰值，其不利的结果是电压输出给尤其是液压液形式的流体。

此外,过滤褶皱的直的或平的区段可以分别相对于彼此间隔开。以这种方式保证：在污染侧上存在的流体在过滤介质的整个表面上以大致统一的压力存在并且因此过滤介质在其全部表面上被大约相同的单位面积负荷加载。尤其是这样避免在穿流过滤介质时的搅流，所述搅流否则利于静电充电电荷。

在一种特别有利的实施形式中，折叠的过滤介质管状地构成，并且过滤褶皱的直的或平的区段分别在平面中伸展，过滤元件的中心纵轴线也处于所述平面中。通过该布置结构产生包括多个具有不同褶皱高度的过滤褶皱的过滤介质的特别高的充填密度。

过滤介质可以具有多层过滤无纺布或其他的过滤用的介质层，其中，各层优选具有不同的电子释放特性和/或电子吸收特性。优选地，一个过滤层释放的电子被另一个过滤器层吸收，从而在穿流过滤介质时存在基本上电中性的特性。

在过滤介质的轴向俯视图中并且从污染侧或从清洁侧看，被分别相邻设置的具有第一褶皱高度的过滤褶皱限定的、具有第二褶皱高度的过滤褶皱构成一种ω褶皱布置结构。

由于所述ω褶皱布置结构，在限定具有第二褶皱高度的过滤褶皱的、两个相邻设置的具有第一褶皱高度的过滤褶皱之间在清洁侧或在污染侧上以假想圆柱体部段的型式构成用于流体的自由等待空间，所述自由等待空间在过滤元件运行中导致均匀化以及优选导致流体通过过滤元件的流动速度减小。

此外，在过滤元件运行中，过滤元件在正常情况中被带有颗粒污染物的流体穿流，这导致过滤介质的静电充电电荷，但由于ω褶皱布置结构，该充电电荷通过因相应的等待空间引起的流体流动速度的减小而减少。

按照本发明的液压回路具有上面提到类型的过滤元件和用于循环的流体的接地端，其中，过滤元件如以上所述那样构成，使得所述过滤元件在流体中产生的电荷比可通过液压回路连同其构件的接地端减少的电荷少。

附图说明

接着借助实施例按照附图进一步解释按照本发明的过滤元件。在此示出原理上的并且不按比例的图示：

图1按照本发明的过滤元件的端侧俯视图；以及

图2按照图1的过滤元件的下部部段部分的局部图。

具体实施方式

出于简单起见，图1和2分别只在端侧俯视图中完全或部分地示出过滤元件，其中这样的过滤元件通常具有圆柱形，如例如在已经列出的现有技术文献DE 10 2004 005 202 A1和WO 2009/089891 A1中示出的过滤元件。就此而言，关于过滤元件的整体设计参阅相关文献。

此外图1示出包括过滤介质3的多层结构的过滤元件1。过滤介质3包括具有不同褶皱高度h1、h2的过滤褶皱5、7。这些过滤褶皱包括交替排列的具有第一褶皱高度h1的过滤褶皱5和具有第二褶皱高度h2的过滤褶皱7。以这种方式，与过滤褶皱具有统一褶皱高度的过滤元件相比，提供更多的有效过滤面。因此在被要过滤的流体穿流时产生对于过滤介质3的较低的单位面积负荷以及流体在过滤时的较低的穿通速度。因此在过滤器运行中减少过滤介质3和要过滤的流体的静电充电电荷。

如从图1中可以看出的那样，具有第一褶皱高度h1的过滤褶皱5的高度是具有第二褶皱高度h2的过滤褶皱7的高度的大致两倍。此外过滤褶皱5、7设有具有统一大小的曲率半径KR的过渡部9。这导致过滤褶皱5、7的直的或平的区段11分别彼此间隔开。折叠的过滤介质3管状地构成。过滤褶皱5、7的直的区段11分别在平面13中伸展，过滤元件1的中心纵轴线MLA也处于所述平面中。以这种方式，过滤褶皱5、7的平的区段13统一地彼此间隔开。因此不会引起过滤褶皱5、7的可能不利影响过滤性能的附着或粘接。

过滤介质3具有多个过滤层、尤其是由过滤无纺布构成的过滤层。这些过滤层在电子释放或吸收特性方面可以不同。以这种方式，在过滤介质3的一层中由流体吸收的电荷例如可以再次释放到另一层上。

在过滤介质3的轴向俯视图中和从清洁侧R看，分别被相邻设置的具有第一褶皱高度h1的过滤褶皱5限定的、具有第二褶皱高度h2的过滤褶皱7构成一种ω褶皱布置结构。各个具有不同褶皱高度h1、h2的过滤褶皱5、7在形成ω褶皱布置结构的情况下彼此间隔开。以这种方式，在过滤介质3的在清洁侧设置的基体15上构成精细过滤区域。

基于限定具有第二褶皱高度h2的过滤褶皱7的、两个相邻设置的具有第一褶皱高度h1的过滤褶皱5之间的ω褶皱布置结构，在清洁侧R以假想圆柱体部段的型式构成用于流体的自由等待空间17，所述等待空间在过滤元件1运行中导致均匀化以及优选导致流体通过过滤元件1的流动速度减小。

最后，在过滤元件1的运行中，过滤元件在正常情况中被带有颗粒污染物的流体从内侧19穿流至外侧21，这导致过滤元件1的静电充电电荷，但由于ω褶皱布置结构，该充电电荷通过因相应等待空间17引起的流体流动速度的减小而减少。

在图1中，过滤元件1在内侧19以及在外侧21通过假想圆23、25限定。然而，过滤元件1的内廓23和/或外廓25也可以具有不同于圆形的形状，尤其是具有三角形的、矩形的、多边形的或椭圆形的横截面。此外等厚或鲁洛(Reuleaux)三角形也可能作为内部的和/或外部的横截面形状(未示出)。因为沿朝图1的观察方向看，过滤元件1从内向外被穿流，因此可以在过滤元件的外侧25上设有相应的在现有技术中已知并且因此未进一步示出的包括作为流体排出口的穿孔的支承管。

图2示出包括一个单独的以暗色示出的ω褶皱的按照图1的下部圆柱体部段的放大局部图。如图2阐明的，在此ω褶皱由相邻邻接的ω褶皱通过两个假想分离面T1和T2限定。ω褶皱的整体结构被均匀化。过滤褶皱5的朝向彼此的内侧壁28和中间过滤褶皱7的、成对地邻接于相应配置的侧壁28的外侧壁30彼此间具有过滤褶皱间距，该过滤褶皱间距基本上对应于由在ω褶皱布置结构中的中间过滤褶皱7的内侧壁32限定的褶皱间距。同样限定在每个过滤褶皱5的内侧壁34之间的褶皱间距。因此在每个ω褶皱复合体的过滤褶皱5和中间过滤褶皱7之间的交替排列中，所述的各褶皱间距是相同的，并且所有侧壁28、30、32几乎彼此平行地伸展。

过滤褶皱5、7的相邻彼此朝向的侧壁36和38在充电电荷技术上看形成一种平板电容，所述平板电容可以相应地使在自由流体介质流中的电荷汇集。基于各个彼此邻接的ω成形部在褶皱复合体中的规则布置结构，这时实现在过滤材料的整个表面上出现的电位的均匀化，从而避免电荷跳火。因此即使在静电充电电荷的情况中也不会发生危险的放电闪光。

为了在过滤介质内的电荷迁移的均匀化，也起作用的是，过滤褶皱过渡部9均匀化，尤其是构成连续伸展的转向弓形件，所述转向弓形件与如在现有技术中示出的锐角的褶皱过渡部相比尤其是不构成具有电压峰值的部位，其充电电荷可能经由锐边的褶皱突然放出给液压液。

均匀成形的弓形轮廓在过滤材料中实现一种弹簧特性，所述弹簧特性尤其是在要过滤的流体中的压力峰值的情况下引起回位力，从而压力峰值不会对介质施加有害的影响。

如按照图2的图示所示出的，通过在ω褶皱的下部区域中的褶皱间距也给出精细过滤空间，所述精细过滤空间在接收颗粒污染物时与中间褶皱7一起提高在褶皱复合体中的相应ω元件的加固。

在该实施例中，清洁侧R设置在过滤介质3的内侧19上并且污染侧S设置在过滤介质3的外侧21上。当然容易想到，清洁侧R也可能设置在过滤介质3的外侧21上并且污染侧S设置在过滤介质3的内侧19上。

通过按照本发明的过滤元件1，在很大程度上避免液压液在穿流过滤元件1时的静电充电电荷，从而去除无意中静电放电的危险。因此过滤元件1也可结合具有小的电导率的液压液而使用。

Claims (13)

1.一种过滤元件，其包括打褶的过滤介质(3)的结构、优选多层结构，所述过滤介质具有多个单独的过滤褶皱(5、7)，其特征在于，与具有统一褶皱高度的过滤褶皱相比，通过交替排列的具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5)和具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)提供更多的有效过滤面，从而在被要过滤的流体穿流时产生对于过滤介质(3)的总体上较低的单位面积负荷以及流体在过滤时的较低的穿通速度，由此减少在过滤器运行中过滤介质(3)的静电充电电荷。

2.按照权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)的高度是具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5)的高度的至少一半。

3.按照权利要求2所述的过滤元件，其特征在于，第二褶皱高度(h2)为第一褶皱高度(h1)的85％至95％、优选90％。

4.按照权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)的高度是具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5)的高度的一半。

5.按照上述权利要求之一所述的过滤元件，其特征在于，过滤褶皱(5、7)在过渡部(9)处具有统一大小的曲率半径(KR)。

6.按照上述权利要求之一所述的过滤元件，其特征在于，过滤褶皱(5、7)的直的区段(11)分别相对于彼此间隔开。

7.按照上述权利要求之一所述的过滤元件，其特征在于，折叠的过滤介质(3)管状地构成，并且过滤褶皱(5、7)的直的区段(11)分别在平面(13)中伸展，过滤介质(3)的中心纵轴线(MLA)也处于所述平面中。

8.按照上述权利要求之一所述的过滤元件，其特征在于，过滤介质(3)具有多层过滤无纺布，其中，各层具有不同的电子释放特性和/或电子吸收特性。

9.按照上述权利要求之一所述的过滤元件，其特征在于，在过滤介质(3)的轴向俯视图中并且从清洁侧(R)或从污染侧(S)看，由分别相邻设置的具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5)限定的、具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)构成一种ω褶皱布置结构(ω)。

10.按照权利要求9所述的过滤元件，其特征在于，为了获得在过滤介质(3)的在清洁侧设置的基体(15)上的精细过滤区域，各个具有不同褶皱高度(h1、h2)的过滤褶皱(5、7)在形成ω褶皱布置结构(ω)的同时以平行的走向设置。

11.按照权利要求9或10所述的过滤元件，其特征在于，基于ω褶皱布置结构(ω)，在限定具有第二褶皱高度(h2)的过滤褶皱(7)的、两个相邻设置的具有第一褶皱高度(h1)的过滤褶皱(5、7)之间在清洁侧(R)上或在污染侧(S)上以假想圆柱体部段的型式形成用于流体的自由等待空间(17)，所述自由等待空间在过滤元件运行中导致均匀化以及优选导致流体通过过滤介质(3)的流动速度减小。

12.按照权利要求11所述的过滤元件，其特征在于，在过滤元件运行中，过滤元件在正常情况中被带有颗粒污染物的流体穿流，这导致过滤介质(3)的静电充电电荷，但由于ω褶皱布置结构(ω)，该充电电荷通过因相应的等待空间(17)引起的流体流动速度的减小而减少。

13.一种液压回路，具有按照上述权利要求之一所述的过滤元件和用于循环的流体的接地端，其中，过滤元件构成为使得该过滤元件在流体中产生的电荷比能够通过接地端减少的电荷少。