CN117836048A - 具有主过滤器单元和次过滤器单元的过滤装置及具有过滤装置的过滤器回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于流体的过滤装置，过滤装置具有：过滤器壳体11，其具有进口；主过滤器单元20，其位于过滤器壳体11中；滤液出口，其用于通过主过滤器单元的主过滤器表面21过滤的滤液；以及次过滤器单元30，其用于处理在主过滤器表面的反冲洗过程中积聚的反冲洗流体。主过滤器表面21可以通过反冲洗被部分地清洁，并且反冲洗元件使得能够对主过滤器表面21进行连续的、部分的反冲洗。为了确保在发生少量流体损耗的情况下对流体进行良好清洁，壳体11中的次过滤器单元30设置有间歇可操作的反冲洗装置，并且处理单元40连接在反冲洗装置的下游，用于处理在反冲洗过程中积聚的污垢流体。

Description

具有主过滤器单元和次过滤器单元的过滤装置及具有过滤装 置的过滤器回路

本发明涉及用于流体，特别是润滑油或燃料的过滤装置，过滤装置具有：过滤器壳体，其具有流体进口；主过滤器单元，其设置有可旋转的反冲洗元件、布置在过滤器壳体中；滤液出口，其用于通过主过滤器单元的主过滤器表面过滤的并由此产生的滤液；以及次过滤器单元，其用于处理在主过滤器单元的主过滤器表面的反冲洗过程中积聚的反冲洗流体，其中，主过滤器单元的主过滤器表面可以通过反冲洗元件的反冲洗被部分地清洁，并且反冲洗元件使得能够对主过滤器表面进行连续的、部分的反冲洗。此外，本发明还涉及一种过滤器回路，该过滤器回路具有流体罐、过滤装置和至少一个耗能器，该至少一个耗能器可以被供应有作为燃料或润滑剂的流体，过滤装置布置在流体罐和耗能器之间的回路中。

用于燃料或润滑剂的过滤装置在车辆的发动机中以及许多机器中使用。为了提高相应过滤装置的使用寿命，已知的是，过滤装置设置有被设计为自动过滤器的至少一个单元，该自动过滤器可以被反冲洗。然后，通过反冲洗元件的反冲洗，可以部分地清洁过滤器单元的过滤器表面，而过滤器单元的未经受反冲洗的过滤器表面可以用于过滤处理，使得持续地向耗能器供应燃料或润滑剂。

也已知的是，将多个过滤器单元串联连接或并联连接，由此一个单元形成主过滤器，而另外的单元形成次过滤器。此外，已知的是，处理在反冲洗过程中产生的反冲洗流体，以继续使一部分反冲洗流体可以作为燃料或润滑剂使用，该一部分反冲洗流体已经借助于过滤器处理被处理。例如，对于该处理，已知的是将离心机连接到用于反冲洗流体的出口，仅固体保留在该离心机中。

可用的安装空间，特别是在车辆上，是有限的。这不仅适用于陆地车辆或农业机器，而且特别地适用于船；在船上也存在这样的事实：一方面，过滤出的污垢颗粒必须存放在船上，直到到达能够处理这些污垢颗粒的港口，另一方面，更多润滑剂或燃料的供应只能在下一个港口被覆盖。

本发明的目的是发明一种过滤装置，该过滤装置具有简单结构并且确保在发生少量流体损耗的情况下对流体进行良好清洁。

为解决这一问题，本发明提出，次过滤器单元布置在主过滤器单元的过滤器壳体中，并且次过滤器单元设置有反冲洗装置，该反冲洗装置优选间歇地操作或可间歇地操作，用于优选间歇地清洁次过滤器单元的过滤器表面，并且反冲洗装置具有连接在下游的处理单元，该处理单元用于处理在次过滤器单元的过滤器表面的反冲洗过程中积聚的污垢流体。因此，根据本发明的解决方案提供了集成在主过滤器单元的壳体中的多重、至少两重的冲洗油处理，即，一方面具有可再次被反冲洗的次过滤器单元，另外还具有连接在次过滤器单元下游的另一处理单元。因此，污垢颗粒在(至少)两个阶段中被集中。

在根据本发明的过滤器装置的特别优选的设计中，处理单元与主过滤器单元和次过滤器单元一起布置在过滤器壳体中。因此，所有三个单元都位于同一壳体中；这能够实现优化的紧凑结构，由此实现壳体的最小尺寸，同时具有非常短的并且因此具有低损耗的流体流动路径。

根据有利的设计，用于主过滤器单元的反冲洗元件在过滤器壳体内连接到通向次过滤器单元的入口的冲洗流体管线。

此外，优选地，次过滤器单元的反冲洗装置可以具有反冲洗构件，反冲洗构件可以间歇地旋转，其中，反冲洗构件优选地在过滤器壳体中连接到通向处理单元的入口的流体管线。正如已经提到的那样，这能够实现极其短的流体流动路径。间歇地操作次过滤器单元尤其确保了，足够的输入压力可用于次过滤器单元；当主过滤器单元被设计为持续的冲洗器时，这一点以特别有利的方式得到确保。

对于许多可能的应用来说，特别有利的是，过滤器壳体具有连接法兰，通过该连接法兰过滤装置可以作为附加部件直接连接到耗能器，例如，船发动机，陆地车辆、机器或坦克的发动机。法兰可以形成用于待过滤流体的进口连接，但优选地，也可以形成滤液出口。同时，经由法兰可以确保整个过滤装置有利于地与水平线对齐。

优选地，处理单元同样以特别简单的方式构造，并且特别优选地，处理单元可以具有可更换的单个过滤器内芯或双过滤器，双过滤器为此具有不能被反冲洗的过滤器内芯；可替代地，或优选附加地，处理单元可以具有或形成沉降空间，沉降空间具有封闭的基部和过滤器表面，过滤器表面布置在基部上方，并且过滤器表面可以从内部到外部被流动通过。有利地，高度浓缩的污垢流体经由沉降的过滤因此通过处理单元实现。为此，特别有利的是，处理单元能够使入流从上方进入沉降空间，其中形成沉降空间的过滤器内芯是可更换的。如果连接在处理单元上游的次过滤器单元仅间歇地操作，则处理单元还作为沉降室的功能是特别有效的，因为这允许较长时间段用于沉降，而没有随后待处理的流动流体。

为了确保给耗能器的流体流一直得到保证，不管壳体内各个过滤器单元的功能如何，特别方便的是，主过滤器单元设置有作为旁路的溢流阀，该旁路由单独的过滤器元件保护。可替代地或附加地，可借助于控制装置而切换的阀连接在次过滤器单元和处理单元之间，其中，用于次过滤器单元的反冲洗装置仅在阀打开时起作用。通过切换该阀，间歇地同时实现和控制次过滤器单元的功能。

根据本发明的具有上述结构的过滤装置可以特别有利地用于以下过滤器回路中，该过滤器回路具有至少一个耗能器以及流体罐，其中，然后过滤装置布置在流体罐和耗能器之间的回路中，至少一个耗能器可以被供应有作为燃料或润滑剂的流体。在具有集成在同一壳体中的主过滤器单元、次过滤器单元和处理单元的三个不同单元的过滤装置中，根据该回路的一种设计，在主过滤器单元后方的滤液出口、在次过滤器单元后方的清洁流体出口、和/或在处理单元后方的流体出口，可以连接到同一耗能器，诸如特别是发动机；可替代地，甚至可以在壳体上设置用于清洁后流体/滤液/清洁流体的共同出口。在这种设计中，特别地，如果次过滤器单元具有的过滤器表面带有以下过滤器介质，即该过滤器介质的过滤器细度至少与主过滤器单元的过滤器细度几乎一样，则可以将积聚在次过滤器单元处的反冲洗流体的全部过滤后部分直接地供应至耗能器，从而节省了一些资源。

可替代地，在主过滤器单元后方的滤液出口连接到或可以连接到耗能器，诸如特别是发动机，而在次过滤器单元后方的清洁流体出口和在处理单元后方的流体出口连接到用于流体的储存罐，其中，优选地，耗能器还通过用于流体的排放管线连接到流体罐。这种操作模式永久地提高了润滑剂的纯度，因为被过滤出的污垢颗粒从回路中永久地离开。

基本上，流体罐中的流体压力可以是足够的，使得在具有三个单元的过滤装置中可以进行过滤。然而，在大多数应用中，有利的是，主要的泵连接在流体罐和过滤装置之间。

根据本发明的过滤装置及具有该过滤装置的回路的其他优点和设计，从附图中示出的有利示例性实施例的以下描述中产生。在附图中示出了:

图1在图中示意性地示出了根据本发明的过滤装置的基本结构，该过滤装置具有三个集成单元，用于流体的多阶段过滤；

图2示意性地，借助于回路图，示出了具有根据本发明的集成式过滤器装置的回路的结构；

图3示意性地，借助于回路图，示出了具有根据本发明的、稍作修改的集成式过滤装置以及具有流体罐与过滤装置之间的泵的回路的结构；和

图4示意性地示出了穿过具有三个单元的壳体的简化截面图，这三个单元集成到主过滤器单元的壳体中。

图1借助于高度简化的方框图示出了根据本发明的过滤装置的基本结构，过滤装置整体通过附图标记10来标识，过滤装置用于在诸如船发动机之类的耗能器1之前过滤诸如润滑剂或燃料之类的流体。不用说，多个耗能器，可能也是不同的耗能器，可以被提供有同一过滤装置10，特别是在流动通过过滤装置的流体是润滑剂的情况下。过滤装置10具有集成在壳体11中的三个单元，这在此仅示意性地示出，三个单元即主过滤器单元20、次过滤器单元30和处理单元40。主过滤器单元20被设计为自动过滤器，该自动过滤器可以被反冲洗。流体从流体罐2经由壳体11处的进口进入主过滤器单元20。流体的最大部分流量通过主过滤器单元20过滤，然后作为滤液被供应至耗能器1，如流动箭头29所示。由于反冲洗处理而积聚在主过滤器单元20中的一部分反冲洗流体，如流动箭头28所示，被供应至布置在壳体11中的次过滤器单元30。已经在次过滤器单元30中被过滤或脱离污垢颗粒的一部分清洁流体，如流动箭头39所示，被供应至流体罐2。由于根据本发明次过滤器单元30也可以被反冲洗，因此同时会产生一部分再次浓缩的污垢液体，该污垢液体再被供应至布置在壳体11中的第三处理单元40，如流动箭头38所示。处理后流体的流体流也在处理单元40处产生，并且被供应至流体罐2，如流动箭头49所示；此外，产生了一部分相对高度浓缩的含颗粒的污垢，其在所示示例性实施例中被供应至污垢流体储存罐50，如流动箭头48所示。然而，这只是示意性的，因为处理单元优选地包括可更换的过滤器内芯，所有污垢颗粒都被保留在该过滤器内芯中，然后当达到污垢颗粒填充水平或达到过滤器介质的污染程度时，将该过滤器内芯更换为另一过滤器内芯，其中，所有污垢颗粒都保留在该过滤器内芯中。因此，处理过滤器通常不具有用于污垢流体的出口，而只有用于清洁后的或处理后的流体的出口。

图2中的图示将根据图1的过滤装置的基本结构转变为回路；因此，使用了相同的附图标记；在根据图2的图示中，流体罐2被集成到诸如发动机之类的耗能器1的基座中。供应管线3从流体罐2通向过滤装置10的壳体11处的流体进口12。然后，流体在此以非常短的流动路径流动到主过滤器单元20的入口中，并且该流体以主过滤器表面21的过滤器介质的细度在主过滤器单元20的主过滤器表面21上被过滤。相应地过滤后的一部分流体流在主过滤器单元20的主过滤器表面21后方经由壳体11上的滤液出口13离开壳体，并且可以作为过滤后的流体经由滤液供应管线14供应至耗能器。由于主过滤器单元20可以被反冲洗，为此，正如将参考图4解释的那样，优选地，主过滤器单元20设置有反冲洗元件，该反冲洗元件用于对主过滤器表面21的部分表面进行持续的、部分的反冲洗，在反冲洗过程中，在主过滤器单元20处产生反冲洗流体的流体流，该反冲洗在与过滤装置相反的方向上进行，优选地，通过使滤液回流来进行，优选地，持续地进行，该流体流在内冲洗流体出口22处离开主过滤器单元20，并经由内流体管线25进入次过滤器单元30；为此，次过滤器单元30具有用附图标记32表示的入口。在次过滤器单元30的次过滤器表面31上，反冲洗流体的实际流体流再次被过滤，由此，一方面，产生了过滤后的清洁流体的流体流，该流体流在清洁流体出口15处从过滤装置10的壳体11离开，并且经由单独的管线16也被供应至耗能器1。因为根据本发明，次过滤器单元30也可以被反冲洗，并且为此，次过滤器单元30具有反冲洗构件，正如将参考图4解释的那样，再次产生具有更加高度浓缩的污垢含量的一部分流体，该流体经由内管线61被供应至布置在壳体11中的第三处理单元40。优选地，次过滤器单元30间歇地操作，为此，在内管线61中布置可控阀60。优选地，只有在阀60打开时，才进行次过滤器表面31的部分反冲洗。在阀60后方，管线61通向处理单元40的入口。处理单元40也具有过滤器表面41，但过滤器表面41优选地是单个过滤器，特别是可以从内部到外部流动通过的过滤器内芯，正如将参考图4解释的那样。穿过处理单元40的过滤器表面41的流体流，作为处理后的清洁流体，经由流体出口18离开壳体11，并且经由另一单独的管线19也可以被供应至耗能器1。在过滤器表面41上被过滤出的所有污垢颗粒都保留在处理过滤器40中，为此，正如已经提及的那样，处理过滤器40优选地设有整体可更换的过滤器内芯，并且该过滤器内芯可以用新的过滤器内芯替换。

如果壳体11中的三个单元都被完全地堵塞，并且不能实现足够的滤液流体流，则配置作为旁路的、具有溢流阀71和连接在溢流阀71下游的过滤器元件72的溢流单元70，以保护回路和耗能器1。优选地，当超过预设的压差时，阀71打开，但阀71也可以是可控的。

图3示出了稍作修改的回路。相比于前面的示例性实施例，功能上相同的部件都提供有增加了100的附图标记。耗能器101和流体罐102单独地设计并且经由管线180彼此连接。用于增加耗能器和连接在该耗能器上游的过滤装置110的压力的泵190，布置在流体罐102与过滤装置110的壳体111上的进口112之间的供应管线103中。然后流体首先流动到可以被反冲洗的主过滤器单元120中，主过滤器单元120设置有反冲洗元件，其中，在主过滤器表面121上获得的滤液被供应至耗能器，而反冲洗流体被供应至间歇地操作的次过滤器单元130，正如已经解释的那样，次过滤器单元130也可以被反冲洗，然而，通过存在的外控制装置195激活布置在壳体111中的阀160，来仅间歇地被反冲洗。这里，在次过滤器单元130的次过滤器表面131上获得的清洁流体经由管线116流动到流体罐102中。然而，当阀160打开时，在次过滤器表面131的反冲洗过程中产生的污垢流体进入处理单元140，其中，污垢颗粒被保留在处理单元140中，并且只有流出的流体流作为处理后的(清洁)流体经由管线119流动回到流体罐102中。

图4图示了在过滤装置210内的各个单元的结构和尺寸，其中，相比于前面两个示例性实施例，这里也对功能相同的部件使用增加了100的附图标记。可以清楚地看到，具有最大尺寸的主过滤器单元220和具有明显更小尺寸的次过滤器单元230，以及具有与次过滤器单元230类似尺寸的处理单元240，布置在同一壳体211中。壳体211具有作为连接件的法兰291，经由该法兰291，整个过滤装置210可以被法兰连接到发动机，并且经由该法兰291，例如，通过过滤装置210获得的滤液可以被供应至发动机。主过滤器单元220具有支撑体225，支撑体225在此是圆柱形的并且设置有缝状通道或合适形状的凹部，其中，褶皱的过滤器介质226围绕支撑体225来作为主过滤器表面221，并且在支撑体225内部，布置有反冲洗元件227，反冲洗元件227可以围绕中央冲洗管线224的轴线旋转，该反冲洗元件227以冲洗头223移动经过支撑体225的内侧，并且仅在冲洗头229的区域中部分地清洁过滤器表面221。在褶皱的过滤器介质具有多个折叠部的情况下，可以将多个折叠部中的一个折叠部分别分配给支撑体中对应的穿透部，以便有针对性地分别清洁过滤装置的各个折叠部。褶皱的过滤器介质确保相对于支撑体225的直径的扩大的过滤器表面。因此，超过90％的总过滤器表面可以持续地用于过滤，并且同时，在冲洗头223的区域中产生相对较高的反冲洗流量，正如本领域技术人员对于相应的自动过滤器的结构所基本已知的那样，这就是在此没有进一步解释该结构的原因。反冲洗元件227的中央反冲洗管线224经由内管线引导件通向次过滤器单元230的内部，该内管线引导件未示出，次过滤器单元230基本上具有与主过滤器单元220非常相似的结构，但次过滤器单元230的尺寸明显是更小的，并且具有相应更小的体积，以及相应更小的过滤器表面尺寸。次过滤器单元也具有支撑体235和褶皱的过滤器介质236，褶皱的过滤器介质236支撑在支撑体235的圆周上来作为次过滤器表面221，支撑体235的圆周设置有凹部，其中，为了在支撑体235的内部反冲洗过滤器介质236，设置有可以围绕中央污垢管线234旋转的反冲洗元件237，并且反冲洗元件237具有冲洗头233。这里同样地，冲洗头233只部分地作用在过滤器介质236的部分表面上，这就是大部分的次过滤器表面231可以一直用于过滤的原因。

经由次过滤器单元230中的冲洗头233和冲洗管线234而积聚的污垢流体，其是比主过滤器单元220中的反冲洗流体更浓缩的，优选地经由内管线从上方流动到处理单元240中，同样该内管线未示出。处理单元240具有带有圆柱形支撑体245的过滤器内芯，圆柱形支撑体245设置有凹部，同样地，这里圆柱形支撑体245被褶皱的过滤器介质246围绕，这形成了处理单元240的实际的过滤器表面241。过滤器介质246优选地以圆柱形方式在封闭的基部242上方延伸，使得在处理单元240内存在可更换的过滤器内芯，该过滤器内芯可以被整体地更换。如果来自上方的入流只是暂时的，那么处理单元240可以以过滤器内芯形成沉降空间，由此各个污垢颗粒沉积在基部242上方，而穿过过滤器介质246的流体可以作为过滤后的流体再次回到实际回路。

本发明不限于前面所描述的过滤系统的实施例。即使没有参考附图明确地提及，但各个实施例的单独特征也可以彼此组合。在不脱离本申请的保护范围和公开内容的情况下，只要单个元件与其他单个元件没有直接的功能连接，那么也可以省略该单个元件。图中所示的反冲洗元件或反冲洗构件只是示例性设计。也可以使用使过滤器元件可以在壳体内被反冲洗的其他设计和操作模式。处理单元240也可以具有比次过滤器单元更大的体积，以更好地利用沉降。在所有三个单元中都使用褶皱的过滤器介质来形成过滤器表面构成了优选设计，但单个单元或所有单元也可以具有其他过滤器介质或过滤器表面。

Claims (12)

1.一种过滤装置，所述过滤装置用于流体，特别是润滑油或燃料，所述过滤装置具有：过滤器壳体(11)，所述过滤器壳体(11)具有流体进口；主过滤器单元(20)，所述主过滤器单元(20)设置有可旋转的反冲洗元件、布置在所述过滤器壳体(11)中；滤液出口，所述滤液出口用于通过所述主过滤器单元的主过滤器表面(21)过滤的滤液；和次过滤器单元(30)，所述次过滤器单元(30)用于处理在所述主过滤器单元的所述主过滤器表面的反冲洗过程中积聚的反冲洗流体，其中，所述主过滤器单元的所述主过滤器表面(21)能够通过所述反冲洗元件的反冲洗被部分地清洁，并且所述反冲洗元件使得能够对所述主过滤器表面(21)进行连续的、部分的反冲洗，其特征在于，所述次过滤器单元(30)布置在所述过滤器壳体(11)中，并且所述次过滤器单元(30)设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置优选间歇地操作，用于优选间歇地清洁所述次过滤器单元(30)的过滤器表面(31)，并且处理单元(40)连接在所述反冲洗装置的下游，所述处理单元(40)用于处理在所述次过滤器单元(30)的所述过滤器表面的反冲洗过程中积聚的污垢流体。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述处理单元(40)与所述主过滤器单元(20)和所述次过滤器单元(30)一起布置在所述过滤器壳体(11)中。

3.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，用于所述主过滤器单元的所述反冲洗元件(227)在所述过滤器壳体(11)内连接到通向所述次过滤器单元(30)的入口的冲洗流体管线(224)。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的过滤装置，其特征在于，所述次过滤器单元(30；130；230)的所述反冲洗装置具有可间歇地旋转的反冲洗构件(237)，其中，所述反冲洗构件优选地在所述过滤器壳体(11；111；211)中连接到通向所述处理单元的入口的流体管线。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤器壳体(211)具有法兰(291)，通过所述法兰(291)所述过滤装置能够作为一个部件直接连接到耗能器。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的过滤装置，其特征在于，所述处理单元(240)具有可更换的单个过滤器内芯或双过滤器，所述双过滤器具有不可被反冲洗的过滤器内芯，和/或，所述处理单元具有沉降空间，所述沉降空间具有封闭的基部(242)和过滤器表面(241)，所述过滤器表面(241)能够从内部到外部被流动通过，并且所述过滤器表面(241)布置在所述基部(242)上方。

7.根据权利要求6所述的过滤装置，其特征在于，所述处理单元(240)能够使入流从上方进入所述沉降空间，其中形成所述沉降空间的所述过滤器内芯是可更换的。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的过滤装置，其特征在于，所述主过滤器单元(40)设置有作为旁路的溢流阀(71)，所述旁路由过滤器元件(72)保护，和/或，可借助于控制装置而切换的阀(60；160)连接在所述次过滤器单元和所述处理单元之间，其中，用于所述次过滤器单元的所述反冲洗装置仅在所述阀打开时起作用。

9.一种过滤器回路，所述过滤器回路具有：至少一个耗能器(1)，所述至少一个耗能器(1)能够被供应有作为燃料或润滑剂的流体；流体罐(2)；和过滤装置(10；110；210)，所述过滤装置(10；110；210)布置在所述流体罐(2)和所述耗能器(1)之间的回路中，其特征在于，所述过滤装置根据权利要求1至8中的一项而设计。

10.根据权利要求1至8中的一项所述的过滤装置或根据权利要求9所述的过滤器回路，其特征在于，在所述主过滤器单元后方的滤液出口(13)、在所述次过滤器单元后方的清洁流体出口(15)、和/或在所述处理单元后方的流体出口(18)能够连接到同一耗能器(1)，所述耗能器(1)诸如特别是发动机，或者，在所述主过滤器单元后方的滤液出口(13)、在所述次过滤器单元后方的清洁流体出口(15)、和/或在所述处理单元后方的流体出口(18)被配置成在所述过滤器壳体上的用于清洁后流体的共同出口。

11.根据权利要求1至8中的一项所述的过滤装置或根据权利要求9所述的过滤器回路，其特征在于，在所述主过滤器单元后方的所述滤液出口连接到或能够连接到耗能器(101)，所述耗能器(101)诸如特别是发动机，并且在所述次过滤器单元后方的清洁流体出口和在所述处理单元后方的流体出口连接到用于流体的储存罐(102)，其中，优选地，所述耗能器还通过用于所述流体的排放管线(180)连接到所述流体罐。

12.根据权利要求9至11中的一项所述的过滤器回路，其特征在于，主要的泵(190)连接在所述流体罐和所述过滤装置之间。