CN1274387C - 用于连续过滤的多层复合过滤件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能用于连续过滤的多层复合过滤件，其具有针对待过滤的介质的流入面和流出面，同时该过滤件包含至少两个由相同或不同过虑材料构成的过滤层，其中至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为10到60μm，且至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为＞60μm，并且过滤层在其整个表面上是于特定的点和/或面上相互熔接的，并且至少有一个过滤件配置在流入面上，至少有一个过滤件配置在流出面上。本发明还涉及一种制备该复合过滤件的方法、所述过滤件的用途和包括该过滤件的过滤器。

Description

用于连续过滤的多层复合过滤件

技术领域

本发明的内容在于一种用于连续过滤的多层复合过滤件，其上有针对待过滤的介质的流入面和流出面。该复合过滤件可以用作发动机油过滤器、变速箱油过滤器、动力燃料过滤器或空气过滤器的过滤件，并优选用于变速箱油过滤器中。

背景技术

在现有技术中，普遍将由整体构造的过滤纤维网所组成的过滤器用于变速箱油和发动机油的过滤。这里主要所指的就是所谓的纤维网，它们是无纺的并可包含玻璃、纤维素或合成纤维以及金属纤维。利用这些过滤件就可以将粒度＞60μm的杂质从待过滤液体中有效除去。但是利用这种材料多数情况下却并不足以过滤掉更小的颗粒。

随着更先进的发动机和变速箱产品的发展，特别是无级CVT变速箱的出现，就需要提供能保证变速箱油具有更高纯度的过滤材料和过滤器。所以这也就关系到，比如，在CVT变速箱中液压调节是通过电子或压力控制来进行的，因此最细小的杂质也可能会在变速箱控制操作过程中造成麻烦。为使这种变速箱进行工作所需要的纯度级的油，可以只通过瞬时接入一附加的压力油过滤器而获得。同时其也可以用于提高发动机油的纯度。

未来应该要使得在过滤器中的所有尺度的杂质颗粒都能通过吸油过滤而被过滤，同时应该仅只利用该步骤就获得所需的纯度级的油。因此为实现这一点，就迫切需要提供一种在杂质保留性方面更有效率且能回收更小粒径杂质的过滤材料。为此，就要特别在过滤时的压力损失、过滤效率和杂质吸收能力方面改善过滤件的性质。

为解决该问题，从现有技术中已知，可以使用多层过滤材料。利用这种多层过滤材料，人们致力于实现所谓的连续过滤，即首先经由一个或多个过滤件而将粗颗粒分离除去，接着再经由一个或多个其他过滤件而将细颗粒分离除去。这类复合过滤器已经应用于一些变速箱中，特别是在美国市场。这里所涉及的复合过滤件，其是由过滤纤维网和过滤织物材料组成的，而它们又是借助粘结剂连接起来的。作为粘结剂用的通常是敞开编织(offen gewebte)的聚酯粘结剂，以其上不规则地分布有网眼的粗眼筛网的形式置入到过滤纤维网和过滤织物之间。也可以使用的是散布在材料上的颗粒形式的粘结剂。然后再将过滤层加热粘合。

但是这种复合过滤器具有如下缺点，即由于使用了粘结剂且进行了全面的粘结，过滤件的过滤能力会发生显著降低，原因在于粘结剂会封闭住过滤织物上大部分的开孔并因此而急剧降低了有效过滤面积。此外，所用的粘结网有着完全无序的网络结构，这就导致了粘结的不规则性。也就是说，过滤件中的某些位置较之另一些比如更高粘结剂浓度的位置，具有更好的过滤能力。其结果也就导致了复合过滤器在压力损失、过滤效率和杂质吸收能力方面具有极不相同的性质，从而不可能获得具有标准化性质的过滤器生产过程。更确切的说，在生产过程中会出现明显的质量波动的现象并使得这种过滤器的制备相当昂贵。

另一个缺点在于粘结连接的稳定性。过滤件会经受显著的温度波动，该温度波动范围在极端情况下可以为-30℃到+160℃之间。在高温和在低温下，都对粘结连接的强度提出了更高的要求。例如，粘结连接的强度特别是在高温下会显著降低，从而会在此情况下使得过滤层相互间发生部分脱落。

这也就导致目前在该领域中还是无法推行复合过滤器，而是宁可在绝大多数情况下使用整体构造的过滤纤维网作为过滤件。

另外，在现有技术中还尝试着通过对过滤件进行打褶来改善过滤过程。为此最为经常的是使用折成锯齿形的过滤面材料，从而实现特别是在空间体积尽可能小的情况下扩大过滤材料的表面。这种特别是用于发动机油和变速箱油的过滤器记载在比如DE 19735993 A1，WO 01/45823 A1和DE 4227744A1中。此外，在油过滤和空气过滤领域中就使用了锯齿形的过滤材料。

因此本发明的技术任务在于提供一种多层复合过滤件，其能保证足以过滤细杂质和粗杂质，能具有尽可能长的使用寿命并可以以简单的过程生产制备，从而作为具有特定过滤面积的标准化过滤件。另外，还特别应在压力损失、过滤效率和杂质吸收能力方面实现性能的最优化，从而能毋需外加的压滤过程而毫无问题地用于CVT变速箱中。

发明内容

本发明技术任务的解决有赖于一种用于连续过滤的多层复合过滤件，其具有针对待过滤的介质的流入面和流出面，同时该过滤件包含至少两个由相同或不同过滤材料组成的过滤层，其中至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为10到60μm，且至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为＞60μm，并且过滤层在整个表面上是于特定的点和/或面上相互熔接的，并且至少有一个过滤件配置在流入面上，至少有一个过滤件配置在流出面上。

通过这种结构就可以获得一种连续过滤过程，在该过程中首先是在预过滤阶段内将过滤纤维网中的粗颗粒分离除去，接着在过滤织物中进行主过滤过程并同时可以将直径大于10μm的杂质颗粒除去。

在一个优选的实施方式中，复合过滤件是由至少一个过滤层的过滤织物和至少一个过滤层的过滤纤维网构成的。

另外，可以根据它们满足各变速箱不同要求的性质来选择纤维网和过滤织物，从而使得待过滤的介质的所需纯度级得到保证。

在一个优选的实施方式中，多层复合过滤件具有两个过滤层，其中一个过滤层由过滤织物组成而另一个由过滤纤维网组成。

过滤纤维网材料是无纺的纺织复合材料，其中的纺织纤维通过缠绕，粘合或粘结连接而制得。过滤纤维网通常是由聚丙烯、聚酯、聚亚己基己二酰胺(Polyhexamethylenadipinamid)或粘胶纤维组成，且它们的相互粘结一般都是通过纤维自身特有的粘附性而实现的。此外，还可以用机械方法来增强这些过滤纤维网，比如通过滚针加工、加工成网或回旋操作。特别优选的是聚酯纤维网，而其又优选的是对苯二甲酸二甲酯和乙二醇的缩合产物。此外，这些过滤纤维网还是通过滚针加工增强的，并且在一优选实施方式中其还具有一特别耐变速箱油或发动机油的酚醛树脂的涂层。

根据本发明思想，作为过滤织物的是由如羊毛、棉花、合成纤维、碳、金属、玻璃、石棉纤维或聚合物纤维一类的材料制成的具有十字交叉形式纤维的产品。这些过滤织物具有特定的孔径，该孔径就确定了过滤织物的透过性。在优选的实施方式中，使用热塑性织物作为过滤织物，该织物可以由例如聚乙烯、聚丙烯、聚亚己基己二酰胺、聚酯和它们的混合聚合物构成。

所用过滤纤维网的颗粒保留性优选为＞60μm，更优选＞100μm。所用热塑性过滤织物的颗粒透过性在10到60μm，优选25到45μm，特别优选35到45μm的范围内。

为简化过滤织物和过滤纤维网的熔接，就要优选使用具有尽可能相似的熔点和软化点的热塑性塑料作为过滤纤维网和过滤织物。在特别优选的方法中，过滤纤维网和过滤织物由相同的热塑性塑料组成。

利用过滤件，如过滤纤维网和过滤织物的熔接，就可以在完全特定的过滤表面的点和/或面上实现特定的连接。优选这种熔接区域总共占复合过滤件表面的0.5到15％。它们可以以网栅或任意排布形式分布在过滤件的表面上。在更为优选的实施方式中，熔接点总计占复合过滤件表面的1到10％，最为优选是占2到8％。

本发明的多层复合过滤件按如下方式制备：

将相互层叠的过滤层插入到上下模具之间的空隙中，将过滤层引入上下模具之间并通过施加能量于特定的点和/或面上而使之相互熔接。熔接后再将复合的过滤层从模具中抽出。

熔接过程可以优选通过加热或是通过超声熔接来进行。特别优选的是超声熔接。

在超声熔接过程中，将相互层叠的过滤层放置于超声熔接装置的超声熔极和砧座之间。接着，利用超声波能量通过超声熔极作用于特定的点和/或面上而将置于砧座和超声熔极之间的过滤层相互熔接起来。然后将复合好的过滤层材料从装置中抽出。在优选的实施方式中，在超声熔接时是将过滤织物面放置在朝向超声熔极的那面上。

通过这种制备方法就可以保证在过滤件之间获得坚固而持久的粘结，而毋需另外再使用胶粘材料。此外，熔接外形是由熔接区的形状和排布决定的，这是可重复再现的，并因此而允许制备那些标准化复合过滤器的产品。另外，还避免了如现有技术中通过使用胶粘剂而导致过滤织物孔的非特定粘结，同时也保证了不必考虑熔接区就能毫无阻碍地实现过滤作用。

这种多层复合过滤件优选用作机动车的油过滤器、空气过滤器或动力燃料过滤器中的，特别优选是机动车变速箱油过滤器中的过滤件。

本发明的另一内容在于一种过滤器，其包含有本发明的多层复合过滤件。优选过滤器中的过滤件具有扁平、袋形或褶皱的形状。

利用本发明的多层复合过滤件就可以特别是在用于变速箱和发动机中时，在吸油区和压力油区中获得很高的工作效率。同时也实现了连续过滤过程，该过程中优选将粗杂质颗粒滞留在过滤纤维网中而将细杂质颗粒保留在其后连接的过滤织物中。过滤件的这种结构可以将表面过滤和深层过滤的优点结合起来。利用本发明的、特别是优选用超声熔接复合而得到的复合过滤件，就能获得一种特殊的熔接形状，其能保证在敞开面和流过面上获得最佳值并还保证了过滤层的持久粘结。此外还实现了这类过滤件的标准化生产并且在生产中误差很小。如此制得的过滤件在压力损失、过滤效率和杂质吸收能力方面都具有更好的性能，并特别适用于CVT变速箱中的变速箱油过滤，而毋需如从前一样再使用压力油过滤。更确切的说，就是保证变速箱完全正常的工作并保持为此所需的油的纯度级。

附图说明

图1所示为根据本发明的一种多层复合过滤件。

具体实施方式

下图将更为详尽地阐述本发明：

图1所示为根据本发明的一种多层复合过滤件。数字1表示过滤纤维网，数字2表示过滤织物而数字3显示了超声熔接后的形状，其是以网栅形式分布在过滤件的表面上。

实施例

以下将通过实施例来进一步详尽阐述本发明的多层复合过滤件的优点。

所用材料：

实验中使用化学增强的无纺的聚酯过滤纤维网和其后连接的40μm的过滤织物。两种材料都是由聚酯组成的。接着对材料进行超声熔接，条件是在20kHz的频率和100％的振幅下，速度为5m/s且超声熔极和辊间的间距为1.7mm。熔接点呈网栅形分布，使熔接点总计占过滤材料表面的2.5％。接着将如此制得的复合过滤件的性质和传统的、借助粗网目粘接网所制得的复合过滤件的性质进行比较。

过滤件的流动测试：

在确定流量和温度的情况下，对本发明的复合过滤件和层压的复合过滤件，借助流动测试来确定过滤器的压差。在保持测试油相同，流量和温度也相同的情况下测试相同的待测过滤器，一次是对层压的介质，一次是对超声熔接后的介质。

序号	复合方式	流量	温度	压力
					1	层压	20l/m	24℃	244.6mbar
2	层压	10l/m	-4℃	599.6mbar
					3	熔接	20l/m	24℃	153.3mbar
4	熔接	10l/m	-4℃	427.9mbar

表1

序号1和3的比较表明，在温度24℃时，压差下降37％。在温度更低的实验中，通过序号2对序号4的比较看出压差下降了约29％。

结果表明，相对于用胶粘剂层压的介质，超声熔接后的复合过滤件有着下降约30％的压差。

根据ISO3968进行的流动测试特别适合吸油过滤器，其中描述了经由穿流后的压差。

附图标记列表

1 过滤纤维网

2 过滤织物

3 超声熔接后的熔接形状

Claims (16)

1、一种用于连续过滤的多层复合过滤件，其具有针对待过滤的介质的流入面和流出面，同时该过滤件包含至少两个由相同或不同过滤材料构成的过滤层，其中至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为10到60μm，且至少一个过滤层的颗粒保留尺寸为＞60μm，并且过滤层在整个表面上是于特定的点和/或面上相互熔接的，并且至少有一个过滤件配置在流入面上，至少有一个过滤件配置在流出面上。

2、根据权利要求1的多层复合过滤件，其特征在于至少一个过滤层是由过滤织物构成，至少一个过滤层是由纤维网构成。

3、根据权利要求1的多层复合过滤件，其特征在于所述过滤层使用热塑性材料。

4、根据权利要求1的多层复合过滤件，其特征在于至少一个过滤层为颗粒保留尺寸为＞100μm的过滤纤维网。

5、根据权利要求1的多层复合过滤件，其特征在于至少一个过滤层为颗粒保留尺寸为25到45μm的过滤织物。

6、根据权利要求2至5中任意一项的多层复合过滤件，其特征在于过滤纤维网和过滤织物由相同的热塑性塑料构成。

7、根据权利要求1至5中任意一项的多层复合过滤件，其特征在于熔接点或熔接面占复合过滤件表面的0.5到15％。

8、根据权利要求6的多层复合过滤件，其特征在于熔接点或熔接面占复合过滤件表面的0.5到15％。

9、根据权利要求1至5中任意一项的多层复合过滤件，其特征在于熔接点以网栅形式设置在过滤件的表面上。

10、根据权利要求6的多层复合过滤件，其特征在于熔接点以网栅形式设置在过滤件的表面上。

11、根据权利要求7的多层复合过滤件，其特征在于熔接点以网栅形式设置在过滤件的表面上。

12、根据权利要求8的多层复合过滤件，其特征在于熔接点以网栅形式设置在过滤件的表面上。

13、用于生产根据权利要求1至12中任意一项的复合过滤件的方法，其特征在于如下步骤：

a、将层叠的过滤层插入到上下模具之间的空隙中，

b、将过滤层引入上下模具之间并通过施加能量于特定的点和/或面上而使之相互熔接，该熔接通过超声熔极和砧座之间的超声波能量来进行，其中在超声熔接过程中将过滤织物的一面放置在朝向超声熔极的那一面上，或者该熔接通过加热来进行，

c、熔接后将复合的过滤层从模具中抽出。

14、根据权利要求1至12中的任意一项的多层复合过滤件作为发动机油过滤器、变速箱油过滤器、动力燃料过滤器或空气过滤器中过滤件用的用途。

15、包括根据权利要求1至12的任意一项的多层复合过滤件的过滤器。

16、根据权利要求15的过滤器，其特征在于过滤件具有扁平、袋形或褶皱的形状。

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