CN110035814B - 过滤元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设计为更换元件的过滤元件(3)，其构造为中空体的且在两个尤其是呈端盖(13、19)形式的端封件之间延伸的过滤介质(59)打褶而构造有各个过滤褶皱(66)，其特征在于，所述过滤介质(59)包括由纤维素制成的过滤材料(61)。

Description

过滤元件
技术领域
本发明涉及一种设计为更换元件的过滤元件，其构造为中空体的且在两个尤其是呈端盖形式的端封件之间延伸的过滤介质打褶而构造有各个过滤褶皱。本发明还涉及一种用于可更换地容纳这种过滤元件的装置以及一种用于制造用于这种过滤元件的、由纤维素制成的过滤介质的方法。
背景技术
这种类型的过滤元件是现有技术。这种过滤元件广泛用于各种不同设计的液压系统中，以便通过从液压流体中清除杂质来确保相关系统的运行可靠性。这种过滤元件也有利地使用在燃料供应系统中。例如DE 102011119868A1示出一种用于掺有水的流体、如柴油燃料的过滤装置，其包括过滤元件，该过滤元件在过滤器壳体中可被相关流体从未处理侧向净化侧穿流并且为了多级过滤和水分离而至少包括一种主要起分离水的作用的过滤材料和一种主要留下颗粒状污染物的过滤材料，其中，设有接收被分离的水的集水装置并且作为主要起分离水的作用的过滤材料使用聚结过滤介质。
但流体、如液压油常常也含有乳化水成分，其应在过滤时被至少部分地分离。具有现有技术相应结构的传统过滤元件通常不能充分满足该要求。
发明内容
鉴于这个问题，本发明所基于的任务在于提供一种过滤元件，该过滤元件可在过滤含有油水乳液的流体时特别有效地分离水，该过滤元件能够功能可靠地工作并且能够制造成本低廉。
本发明的一个重要特征在于，过滤介质包括由纤维素制成的过滤材料。在被流体穿流时，纤维素纤维起聚结作用，由此由乳液的水分形成增大的液滴，这些液滴基于水和油的密度差向下落下，从而与较不稠密的介质分离。在实践实验中已表明，这样的过滤元件功能可靠地实现所要求的水分离并且制造成本也很低廉。由于将过滤介质打褶以形成各个过滤褶皱，过滤表面显著增大，从而以特别有效的方式实现所提及的分离和因此以高的效率实现。这在现有技术中没有等同物。
优选地，形成中空体的、打褶的过滤介质在其两个相邻朝向彼此的纵向边缘上通过焊接和/或粘接连接而固定连接。侧面几何结构通过固体连接而持久固定。
在特别有利的实施例中，由纤维素制成的、具有大于2mm的均匀厚度的过滤材料具有同样高的过滤褶皱，所述过滤褶皱在谷侧和峰侧具有相同的弯曲或折叠半径并且在没有焊接和/或粘接连接的情况下一体地过渡到彼此中。通过这种均匀的厚度和均匀的褶皱几何结构可实现强烈的聚结效果，这能实现特别有效的水分离。
有利的是可规定，所有褶皱的在谷侧和峰侧上的弯曲半径相同并且成形为中空体的过滤介质借助各个过滤褶皱限定变细的流体空间。由此形成的流体空间的接连性有利于纤维素材料入流在尽可能大的、暴露的过滤表面上。
由纤维素制成的过滤介质可特别有利地用于从液压油分离水，该过滤介质增大水滴在水油混合物中的体积，水滴基于水和油之间的密度差在重力作用下下落，在此分离过程基于重力作用进行。
在特别有利的实施例中，由纤维素制成的过滤介质至少在其侧面、如滤液侧和未滤液侧之一上设有至少一个依循褶皱走向的保护层、如无纺布或织物。由此从两侧保护纤维素材料免受损坏。保护用的织物优选可以是细金属栅格、如在根据现有技术的过滤元件中设置的所谓的网包(Mesh-Pack)。
可特别有利地规定，由纤维素制成的过滤介质被颗粒过滤器包围。颗粒过滤器可在过滤过程中承担预滤器的功能。
在此可有利地规定，颗粒过滤器具有一个另外的打褶的过滤介质，其过滤褶皱具有比由纤维素材料制成的过滤介质的过滤褶皱更大的堆积密度和更高的褶皱高度。颗粒过滤器可以在这种过滤介质中常见的方式由多层材料制成。
在有利的实施例中，在两个过滤介质之间设有一个流体可渗透的支撑管，并且优选还在纤维素过滤器的远离该支撑管的一侧上设置一个另外的支撑管。在端盖之间延伸的支撑管增加了过滤元件的结构单元的强度。
有利的是，作为端封件的两个彼此相对置的端盖在其之间容纳所述两个过滤介质的两个构造为空心圆柱体的中空体，并且颗粒过滤器优选在纤维素过滤器的下游侧上包围纤维素过滤器。
本发明的技术方案还涉及一种用于可更换地容纳过滤元件的装置，所述装置包括过滤器壳体，该过滤器壳体具有用于过滤元件的容纳空间，所述容纳空间具有多个流体连接点，并且该装置的特征在于，所述容纳空间被容纳杆至少部分地穿过，过滤元件可在中心套装在该容纳杆上，过滤元件可通过其一个端盖和附加固定装置固定在所述杆上。通过为过滤元件设置包括位于中心的内部保持杆和相配的固定装置的中心保持装置并且因此不存在突出于过滤元件外圆周的、用于过滤元件的保持机构，可实现过滤器壳体的节省空间的结构。
在此可有利地规定，在过滤元件安装在壳体中的容纳杆上的安装状态中，每个端盖通过具有密封功能的间隔件分别支承在固定装置上和壳体的隔板上。由此固定装置实现过对滤器壳体中的滤液侧的附加密封。
在从外部或内部向内部或外部穿流过滤元件时，隔板可连同过滤元件将在净化侧上的具有油水流体连接点的集水空间与未滤液空间分离，该未滤液空间具有用于在过滤元件的未滤液侧上供应油水混合物的流体连接点。
有利的是，壳体可设计为流体箱中的内置构件并且通过可拆卸的壳体盖朝向环境封闭。
本发明的主题也涉及一种用于制造用于过滤元件的、由纤维素制成的过滤介质的方法，包括下述制造步骤：
-润湿由纤维素材料制成的、平面延伸的过滤垫；
-通过折叠机将润湿的过滤垫打褶；
-形成优选圆柱形的中空体；
-通过焊接和/或胶合方法连接中空体的两个纵向侧边；并且
-干燥由纤维素制成的过滤介质。
为该方法设置下述补充的制造步骤：
-在平面的纤维素过滤垫的一侧、优选两侧上施加优选由无纺布或织物制成的层；
-借助折叠机将相应的另外的层与过滤垫一起折叠。
附图说明
下面参考附图中所示的实施例详细阐述本发明。附图如下：
图1示出根据本发明的装置的一种实施例的纵向剖面图，该装置设置用于容纳根据本发明的过滤元件；
图2示出根据本发明的装置的一种修改实施例的纵向剖面图；
图3示出根据本发明的一种实施例的单独示出的过滤元件的纵向剖面图；
图4示出该过滤元件的实施例的水平剖面图；
图5示出图4中以附图标记V标记的圆形区域的放大局部图；
图6示出用于根据本发明的制造方法制造由纤维素制成的过滤介质的折叠装置的一部分的断开且示意性简化的透视斜视图。
具体实施方式
在图1和2中整体以附图标记1表示过滤器壳体，其设置用于容纳根据本发明的一种实施例的过滤元件3。过滤器壳体1包括呈中空圆柱体形式的主体部件5，其在图中的下端部上通过底部部件7封闭，该底部部件与主体部件5焊接。在上端部上，过滤器壳体1通过壳体盖9封闭，该壳体盖可取下以便安装和拆卸过滤元件3。在将过滤装置安装到流体箱、如用于液压油的储箱中时，壳体盖9可构成用于箱开口的封闭件。通过底部部件7在容纳空间中形成隔板11，插入容纳空间中的过滤元件以其下部的端封件支承在该隔板上。该下部的端封件由传统的、由塑料材料制成的端盖13构成，其具有中心开口15作为过滤元件3的内侧过滤空腔17的入口。作为上部的端封件设置相应于下端盖13的上端盖19，其也具有中心开口21。
在图1所示的设置用于从过滤元件外侧向内侧过滤空腔17穿流过滤元件的实施例中，隔板11具有平面壁23作为过滤元件3的支承表面，该壁从外圆周向外圆周连续延伸并且具有中心通过开口25，该通过开口与套装的过滤元件3的开口15对齐。下端盖13通过构成间隔件27的密封元件支承在所述壁23上。为了密封功能，间隔件27可由弹性体或金属密封元件制成。在用于间隔件27的支承表面上，隔板11的壁23具有略微突出的、环绕的环形肋29，该环形肋在间隔件27上形成密封边缘。
为了将过滤元件3固定在隔板11的支承部上，设置容纳杆31，该容纳杆与壳体纵轴线33同轴地从底部部件7的基底开始延伸穿过套装的过滤元件3的内侧过滤空腔17。为了形成固定装置，夹紧盘35可移动地支承在容纳杆31的上端部区域上并且相对于杆31通过密封环37密封。跨接上端盖19的夹紧盘35可通过配合在杆31的外螺纹上的螺母39贴靠在过滤元件3上，在此以与在下端盖13上形成的保持装置类似的方式，在夹紧盘35和端盖19之间嵌入具有密封功能的间隔件27，并且夹紧盘35为了辅助密封而又具有形成密封边缘的、突出的、环绕的环形肋29。在图1的设置用于从外向内穿流过滤元件3的实施例中，在壳体盖9上设有用于供应作为未滤液的油水乳液的流体连接点41。在底部部件7上设有用于将作为滤液的油从底部部件的空间43排出的连接点45，该连接点位于上方的壁23附近。在空间43的基底上并且因此在底部侧设有另一连接点47作为用于被分离的水的出口。
在图2的设置用于从内侧过滤空腔17向外穿流过滤元件3的示例中，隔板11的结构与图1相比进行了修改，除此之外过滤元件3借助固定装置的固定设计相同。代替图1的平面的、连续的壁23，隔板11构成外侧圆盘49，在其径向内端部上连接一个向上突出的环形体51，该环形体以其上端面构成用于过滤元件3的下端盖13的支承部，在此与图1中相同，在支承表面上嵌入具有密封功能的间隔件27并且在环形体51的支承表面上设有突出的环形肋29作为密封边缘。在这种形式的隔板11中，用于油水乳液的连接点41位于空间44的基底上，该空间与内侧过滤空腔17连通。包围环形体51的空间53与过滤元件3的外侧上的滤液侧55连通并且构成集水空间，在该集水空间上设置用于排出被分离的水的连接点47。在此在盖9上的中心位置中设置连接点45，以用于排出作为滤液的油。
在图3至5中更清楚地示出过滤元件3的细节。位于端盖13、19之间的过滤介质具有由纤维素制成的过滤材料59，其由打褶的过滤垫61(图6)制成，该过滤垫被成形为圆柱形中空体，其在接头处通过胶合或焊接的纵向接缝封闭。纤维素-过滤材料59根据本发明的方法由具有大于2mm的均匀厚度的过滤垫61打褶，使得形成同样高的过滤褶皱，其在谷侧和峰侧具有相同的弯曲或折叠半径。在纤维素-过滤材料59的在端盖13和15之间延伸的中空体的内侧上贴靠有同样从端盖13向端盖19延伸的、流体可渗透的支撑管63。如由图3最佳可见，在每个端盖13和19的内侧上贴靠有支撑环65，该支撑环使支撑管63保持贴靠在纤维素-过滤材料59的内侧上。如图5示出的放大局部图所示，在以相同的内弯曲半径和外弯曲半径折叠的过滤材料59中，在各个褶皱66之间形成变细的流体空间67。由此不仅过滤材料59的用作有效过滤表面的表面区域露出，而且还形成用于下落的水滴的自由空间，这将在下面说明。
纤维素-过滤材料59在外侧被颗粒过滤器69包围，该颗粒过滤器如同纤维素-过滤材料59那样作为圆柱形中空体设置在端盖13和19之间。颗粒过滤器69以常见的结构方式构造成由多个打褶的层制成的所谓的网包的形式。在颗粒过滤器69和纤维素-过滤材料59之间设有另一流体可渗透的支撑管71，该支撑管从下端盖13延伸到上端盖19。
图6以简化图示出根据本发明的方法制造构成纤维素过滤材料59的、打褶的过滤垫61。如图所示，超过2mm厚的纤维素材料的幅材75在箭头77所示的方向上在喷杆79下方运动通过，该喷杆润湿仍为平面的幅材75并使其进入有利于折叠过程的软化状态。幅材75随后穿过传统结构方式的折叠机，该折叠机借助可运动的折叠刀81和83执行折叠过程，通过该折叠过程形成打褶的过滤垫61。在成形构成纤维素-过滤材料59的中空体之后，通过借助焊接和/或胶合方法连接其两个纵向侧边使其封闭，之后将纤维素-过滤材料59在干燥完成后安装到过滤元件3中。在执行折叠过程之前，在仍为平面的幅材75的一侧、优选在两侧上存在构成保护覆盖物的、优选由无纺布或织物、如细金属网制成的层，借助折叠机将其与相应的其它层一起折叠。
在图1所示的装置的示例中，在过滤运行时，过滤元件3从颗粒过滤器69的外侧向内侧过滤空腔17被穿流。与此相应，连接点41构成呈油水乳液形式的未滤液的入口。当被穿流时，纤维素-过滤材料59的纤维素材料用作聚结介质，从而从乳液的水分中形成增大的液滴，它们沿支撑管63落下并且经由端盖的开口15和隔板11的壁23中的开口25落入空间43中，该空间由此构成集水空间。位于空间43的基底上的连接点47在此构成用于被分离的水的出口。连接点45构成滤液出口，以用于从内侧过滤空腔17同样经由开口15和21进入空间43的滤液。由于连接点45设置在空间43的上端部区域处，因此该连接点位于通过油/水密度差形成的分界线上方的水平上。
在图2的实施例中，在运行时，过滤元件3从其内侧过滤空腔17向外侧被穿流。与此相应，隔板11下方的空间44上的连接点41构成用于油水乳液的入口，所述油水乳液经由环形体51之间的开口25流入过滤空腔17中。在穿流纤维素-过滤材料59时通过聚结形成的水滴沿下游侧的支撑管71落下并且在给定流动方向上到达滤液侧55，该滤液侧在下端盖13处过渡到空间53中，该空间由隔板11和底部部件7的环形体51的外侧限定。该空间53由此构成集水空间，被分离的水从该集水空间经由位于空间53上的连接点47流出。在构成滤液侧55的上部的端封件的壳体盖9上，作为滤液的油经由连接点45流出。

Claims (17)

1.过滤元件(3)，该过滤元件设计为更换元件，该过滤元件的构造为中空体的且在两个端封件之间延伸的过滤介质(59)打褶而构造有各个过滤褶皱(66)，其中，所述过滤介质(59)包括由纤维素制成的过滤材料(61)，由纤维素制成的所述过滤介质(59)被颗粒过滤器(69)包围，所述颗粒过滤器(69)具有一个另外的打褶的过滤介质，该另外的过滤介质的过滤褶皱具有比由纤维素材料制成的所述过滤介质(59)的过滤褶皱(66)更大的堆积密度和更高的褶皱高度，并且在过滤介质(59)和所述另外的过滤介质之间设有一个流体可渗透的支撑管(71)，并且还在过滤介质(59)的远离该支撑管(71)的一侧上设置一个另外的支撑管(63)，其特征在于，由纤维素制成的、具有大于2mm的均匀厚度的所述过滤材料(61)具有同样高的过滤褶皱(66)，所述过滤褶皱在谷侧和峰侧具有相同的弯曲半径并且在没有焊接和/或粘合连接的情况下一体地过渡到彼此中，并且成形为中空体的所述过滤材料(61)借助各个过滤褶皱(66)限定变细的流体空间(67)。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述端封件呈端盖(13、19)的形式。
3.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，形成中空体的、打褶的所述过滤介质(59)在其两个相邻朝向彼此的纵向边缘上通过焊接和/或粘接连接而固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，由纤维素制成的所述过滤介质(59)用于从液压油分离水并且增大水滴在水油混合物中的体积，所述水滴基于水和油之间的密度差在重力作用下下落。
5.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，由纤维素制成的所述过滤介质(59)至少在其侧面之一上设有至少一个保护层，其依循褶皱走向。
6.根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，由纤维素制成的所述过滤介质(59)至少在滤液侧和未滤液侧之一上设有至少一个保护层，其依循褶皱走向。
7.根据权利要求5所述的过滤元件，其特征在于，所述保护层是无纺布或织物。
8.根据权利要求2所述的过滤元件，其特征在于，作为端封件的彼此相对置的两个端盖(13、19)在其之间容纳过滤介质(59)和所述另外的过滤介质的两个构造为空心圆柱体的中空体，并且所述颗粒过滤器(69)包围由纤维素制成的所述过滤介质(59)。
9.根据权利要求8所述的过滤元件，其特征在于，所述颗粒过滤器(69)在由纤维素制成的所述过滤介质的下游侧上包围该过滤介质(59)。
10.用于可更换地容纳根据权利要求1至9中任一项所述的过滤元件(3)的装置，所述装置包括过滤器壳体(1)，该过滤器壳体具有用于过滤元件(3)的容纳空间，所述容纳空间具有多个流体连接点(41、45、47)，其中，所述容纳空间至少部分地被容纳杆(31)穿过，所述过滤元件(3)能够在中心套装到该容纳杆上，所述过滤元件能够通过其一个端盖(19)和附加的固定装置(35、39)固定在所述容纳杆(31)上，并且所述过滤器壳体(1)包括底部部件(7)，其特征在于，通过所述底部部件(7)在所述容纳空间中形成隔板(11)，并且所述容纳杆(31)从底部部件(7)的基底开始延伸穿过套装的过滤元件(3)的内侧过滤空腔(17)，以便将过滤元件(3)固定在隔板(11)上。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述过滤元件(3)安装在所述过滤器壳体(1)中的容纳杆(31)上的安装状态中，每个端盖(13、19)通过具有密封功能的间隔件(27)分别支承在所述固定装置(35、39)上和所述壳体(1)的隔板(11)上。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，在从外部向内部或从内部向外部穿流所述过滤元件(3)时，隔板(11)连同过滤元件(3)将在净化侧上的具有油水流体连接点的集水空间(43、53)与未滤液空间分离，该未滤液空间具有用于在过滤元件(3)的未滤液侧上供应油水混合物的流体连接点。
13.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述过滤器壳体(1)设计为流体箱中的内置构件并且通过可拆卸的壳体盖(9)朝向环境封闭。
14.用于制造由纤维素制成的过滤介质(59)的方法，所述过滤介质用于根据权利要求1至9中任一项所述的过滤元件(3)，该方法包括下述制造步骤：
-润湿由纤维素材料制成的、平面延伸的过滤垫(75)；
-在平面的纤维素的过滤垫(75)的一侧上施加层；
-通过折叠机(81、83)将润湿的过滤垫和与所述过滤垫(75)一起的相应另外的层打褶；
-形成中空体；
-通过焊接和/或胶合方法连接所述中空体的两个纵向侧边；并且
-干燥由纤维素制成的过滤介质(59)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在平面的纤维素的过滤垫(75)的两侧上施加层。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述层由无纺布或织物制成。
17.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，形成圆柱形的中空体。
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