DE10003887A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Filterelement (10), bei dem sich zwischen zwei Endkappen (12, 14) ein Filtermaterial (16) erstreckt, durch das ein zu filtrierendes Fluid strömt. Dadurch, daß die Längsausdehnung (L) des Filterelementes (10) in Richtung der Fluidströmung größer gewählt ist als seine Querausdehnung (Q), entsteht ein langgezogenes, flaches Filterelement, das sich sehr platzsparend, vergleichbar den Scheibenfiltern, in hydraulischen Aggregaten unterbringen läßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Filterelement, bei dem sich zwischen zwei Endkappen ein Filtermaterial erstreckt, durch das ein zu filtrierendes Fluid strömt.

Die üblichen Filterelemente in Filtervorrichtungen sind zylindrisch aufge­ baut oder mit einer Konizität versehen. Der Aufbau der Filterelemente kann dabei von Hersteller zu Hersteller variieren. Einfache Papierfilterelemente weisen Filtermatten ohne unterstützende Drahtgewebe auf, wohingegen höherwertige Elemente einen mehrlagigen Mattenaufbau haben. Der dahin­ gehende Aufbau bestimmt unter anderem die Beständigkeit der Elemente gegenüber Druckspitzen und wechselnden Volumenströmen. Neben hoher Differenzdruckstabilität müssen hochwertige Filterelemente auch eine gro­ ße Schmutzaufnahmekapazität und Filterfeinheiten für alte Reinheitsklassen haben. Ferner sind große Filterflächen und lange Standzeiten wünschens­ wert.

Bei beengten Einbauräumen, beispielsweise in Getriebegehäusen od. dgl., ist es oftmals schwierig, die recht groß aufbauenden zylindrischen oder ko­ nischen Filterelemente einzusetzen, so daß in der Praxis in dahingehenden Fällen sog. Scheibenfilter eingesetzt werden. Dahingehende Scheibenfilter weisen einen zylindrischen flachen Filterraum auf, der auf der einen Seite eine Fluidzufuhrmöglichkeit für das zufiltrierende Fluid aufweist, und auf der anderen Seite über eine flache Siebscheibe abgedeckt ist. Die dahinge­ henden Siebscheiben, die auch aus Kunststoffmaterial bestehen können, weisen in der Regel nicht die benötigten Filterfeinheiten auf, so daß der Einsatzbereich der platzsparenden Scheibenfilter stark eingeschränkt ist, wenn bestimmte Reinheitsklassen für das Fluid einzuhalten sind. Da aus Platzersparnisgründen es häufig zwingend notwendig ist, die angesproche­ nen Scheibenfilter einzusetzen, die dann jedoch nicht die benötigten Fluid­ reinheiten erzeugen können, kann es zu Systemausfällen kommen, bei­ spielsweise wenn eine Hydropumpe im Hinblick auf die verbliebenen Ver­ schmutzungen im Betrieb gestört ist oder sogar versagt, was dem Ausfall des gesamten hydraulischen Kreislaufes gleichkommt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Filtervorrichtungen dahingehend weiter zu ver­ bessern, daß das jeweils zum Einsatz kommende Filterelement zum einen sehr platzsparend aufbaut, dieselbe Filtrationsleistung von vergleichbaren Scheibenfiltern aufweist und dennoch über eine Filterfeinheit verfügt, die sicherstellt, daß relevante Verschmutzungen aus dem Fluidkreislauf sicher entfernt werden, um sich anschließende hydraulische Aggregate, wie Hy­ dropumpen od. dgl., nicht zu schädigen. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Längsausdehnung des Filterelementes in Richtung der Fluidströmung größer gewählt ist als seine Querausdehnung, entsteht ein langgezogenes, flaches Filterelement, das sich sehr platzsparend vergleichbar den Scheibenfiltern in hydraulischen Aggregaten unterbringen läßt. Da im übrigen für das dahingehende Filterelement ein Filtermaterial gewählt werden kann, wie es von zylindrischen und konischen Hochleistungsfiltern her bekannt ist, ist darüber hinaus trotz des kleinen zur Verfügung stehenden Einbauraumes die Filterfeinheit für vorgebbare Reinheitsklassen gewährleistet und ein si­ cherer Filtrierbetrieb erreicht, ohne daß nachgeschaltete hydraulische Ag­ gregate, wie Hydropumpen od. dgl., durch Verschmutzung noch versagen könnten. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Filterelementes läßt sich sogar derart platzsparend ausgestalten, daß noch Zusatzeinrichtungen, wie eine Bypaß-Ventileinrichtung od. dgl., mit hinzugenommen werden können, was bei den bekannten Scheibenfiltern bekanntermaßen nicht möglich ist, da man den Einbauraum im wesentlichen für das Scheibenfiltermaterial benö­ tigt, um überhaupt zu befriedigenden Filtrationsergebnissen zu gelangen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervor­ richtung ist das Filterelement für die erhöhte Längsausdehnung mit ebenen Filterflächen versehen, die endseitig zumindest teilweise in eine gerundete, insbesondere halbkreisförmig ausgebildete Filterfläche übergehen. Hier­ durch entsteht eine Art Blockaufbau mit geringen Erstreckungsmaßen für das Filterelement, so daß ein einfacher Einbau in Hohlgetriebekästen od. dgl. möglich ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung sind zumindest Teile der Filterfläche konvex gekrümmt, insbesondere derart, daß die Filterfläche eine ovale Querschnittsform auf­ weist. Auch derart läßt sich platzsparend die Filtervorrichtung in hydrauli­ sche Gesamtvorrichtungen integrieren, wobei an keiner Stelle ein scharfer Übergang in der Filterfläche vorhanden ist, der gegebenenfalls die Filtrati­ onsleistung beeinträchtigen könnte.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist das Filtermaterial zick-zack-förmig gefaltet und besteht vorzugsweise aus mehreren Schichten, die innen- und außenumfangsseitig mit einem Stützgewebe versehen sind. Der dahingehende Aufbau ist sehr druckstabil und durch die zick-zack-förmige Faltung ist die Filterfläche er­ höht und mithin auch die Filtrationsleistung. Vorzugsweise ist dabei das Filtermaterial einstückig ausgebildet, indem es an seinen freien Längsrän­ dern miteinander verbunden ist. Derart wird ein geschlossener Filtermantel ausgebildet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist auf einer der beiden Endkappen ein Anschlußstutzen mit Klemmteil und Außendichtung angeordnet, der fluidführend mit dem Inneren des Filterelementes verbunden ist. Über das angesprochene Klemmteil mit Außendichtung läßt sich die Filtervorrichtung platzsparend an andere Hydraulikaggregate, beispielsweise in Form einer Hydrosaug­ pumpe, anschließen.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Filtervorrichtung ist neben dem Anschlußstutzen auf derselben Endkappe eine Bypaß-Ventileinrichtung angeordnet. Vorzugsweise weist dabei die Bypaß-Ventileinrichtung einen federbelasteten Ventilkörper auf, der bei einem vorgebbaren Druckschwellenwert sich in Richtung seiner Öffnungsstellung bewegt und eine fluidführende Verbindung der Umge­ bung mit dem Inneren des Filterelementes herstellt. Auf diese Art und Wei­ se ist es möglich, bei einem vollständig zugesetzten Filtermantel das Fil­ terelement zu umgehen und eine Fluidversorgung von der Umgebung des Filterelementes unmittelbar zum Anschlußstutzen sicherzustellen, so daß die Gesamtversorgung hydraulischer Komponenten und Aggregate im Hy­ draulikkreislauf sichergestellt ist.

Besonders platzsparend ist es dabei, wenn vorzugsweise die Bypaß- Ventileinrichtung in rechtem Winkel zu dem Anschlußstutzen auf der Kap­ pe angeordnet ist. Besonders kostengünstig ist es auch, die Endkappen, den Anschlußstutzen und die Bypaß-Ventileinrichtung mit ihren feststehenden Gehäuseteilen als Spritzgußteile auszubilden, wobei eine der Endkappen mit den sonstigen Gehäuseteilen von Anschlußstutzen und Bypaß-Ventil­ einrichtung einstückig ausgebildet ist. Die Bypaß-Ventileinrichtung kann auch dazu vorgesehen sein, bei einem Kaltstart, also bei einem Anfahren der Anlage mit kaltem, zähem Fluid, einen ausreichenden Durchfluß si­ cherzustellen, der gegebenenfalls im Hinblick auf die hohe Filterfeinheit des Filterelementes nicht gewährleistet wäre. Dies dient gleichfalls der Funktionssicherheit der gesamten Anlage.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Filtervorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf die Filtervorrichtung;

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht auf die Filtervorrichtung in Pfeilrich­ tung I gemäß der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2;

Fig. 4 einen teilweise dargestellten Längsschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Die Filtervorrichtung nach den Figuren weist ein als Ganzes mit 10 be­ zeichnetes Filterelement auf, bei dem sich zwischen zwei Endkappen 12, 14 ein Filtermaterial 16 erstreckt, durch das ein zu filtrierendes Fluid (nicht näher dargestellt) von außen nach innen strömt. Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, ist dabei die Längsausdehnung L des Filterelementes 10 in Richtung der Fluidströmung größer gewählt als seine Querausdehnung Q. Aufgrund dieses Aufbaus läßt sich sehr platzsparend die Filtervorrichtung ausgestal­ ten, wobei optimiert dennoch genügend Filterfläche zur Verfügung steht, um eine hohe Filtrationsleistung sicherzustellen. Letzteres gilt auch für den Fall, daß im Hinblick auf die benötigte Filtrationsreinheit das Filtermaterial eine hohe Filterfeinheit aufweist.

Bei einer anderen, nicht näher dargestellten Ausführungsform können zu­ mindest Teile der Filterfläche konvex gekrümmt sein, insbesondere derart, daß die Filterfläche und mithin das Filterelement 10 eine ovale Quer­ schnittsform aufweist. Bei der dahingehend nicht näher dargestellten Aus­ führungsform entstehen keine Abkantungen, was gegebenenfalls die Filtra­ tionsleistung beeinträchtigen könnte. Vielmehr ist eine gleichförmige, ho­ mogene Fluidfiltration mit einem Filterelementeoval erreichbar.

Jedenfalls ist das Filtermaterial 16 zick-zack-förmig gefaltet und besteht vor­ zugsweise aus mehreren Schichten, die in Abhängigkeit der Filtrationsauf­ gabe zusammengestellt werden. Um ein gewisses Maß an Druckstabilität zu erreichen, ist darüber hinaus das Filtermaterial innen- und außenumfangs­ seitig mit einem Stützgewebe (nicht näher dargestellt) versehen, vorzugs­ weise aus Kunststoff. Das Filtermaterial 16 ist einstückig ausgebildet und bildet an seinen freien Längsrändern 18 anstoßend eine Längsverbindungs­ naht 20 aus. Derart entsteht ein in sich geschlossener Filtermantel. Die Ver­ bindung der beiden Längsränder 18 über die Längsverbindungsnaht 20 kann in Form einer Klebelängsnaht od. dgl. erfolgen. Des weiteren sind die Endkappen 12, 14 kappenartig das Filtermaterial 16 übergreifend mit diesem über ein Klebstoffbett fest verbunden. Die randseitigen Enden der Endkap­ pen 12, 14 übergreifen dabei die einander gegenüberliegenden freien Enden des Filtermaterials 16.

In Blickrichtung auf die Figuren gesehen weist die obere Endkappe 12 ei­ nen Anschlußstutzen 22 auf. An seinem freien Ende ist der Anschlußstut­ zen, wie insbesondere in der Fig. 1 dargestellt, mit einem Schlitz 24 verse­ hen, der derart mit einer wulstartigen Verbreiterung 26 am freien Ende des Anschlußstutzen 22 ein Klemmteil 28 ausbildet. Ein nicht näher dargestell­ tes Aufschiebeteil eines Hydraulikaggregates, beispielsweise in Form einer Hydrosaugpumpe, läßt sich derart auf den Anschlußstutzen 22 aufschieben und über das Klemmteil 28 lösbar fixieren. Dem freien Ende des Anschluß­ stutzens 22 abgewandt ist darüber hinaus an diesem eine Außendichtung 30 vorgesehen, beispielsweise in Form eines O-Dichtringes, so daß die da­ hingehende Verbindung mit der Hydrosaugpumpe (nicht dargestellt) in dichtender Weise ausgeführt ist.

Der Anschlußstutzen 28 verbreitert sich im Durchmesser stufenartig in Rich­ tung der oberen Endkappe 12 und ist in einer ringförmigen Innenausneh­ mung 32 in der oberen Endkappe 12 aufgenommen. Über die dahingehen­ de Innenausnehmung 32 wird die Fluidverbindung in das Innere des Fil­ terelementes 10 hergestellt, so daß sich mithin über den Anschlußstutzen 22 eine fluidführende Verbindung zwischen der nicht näher dargestellten Hydrosaugpumpe und dem Innenraum des Filterelementes 10 hergestellt ist. Neben dem Anschlußstutzen 22 ist auf derselben oberen Endkappe 12 eine Bypaß-Ventileinrichtung 34 angeordnet.

Wie insbesondere die Fig. 4 zeigt, weist die Bypaß-Ventileinrichtung 34 ei­ nen Ventilkörper 36 auf, der über eine Druckfeder 38 in seiner in der Fig. 4 gezeigten Schließstellung gehalten ist. Bei einem vorgebbaren Druck­ schwellenwert wird die Druckfeder 38 zusammengepreßt und der Ventil­ körper 34 bewegt sich in Blickrichtung auf die Fig. 4 gesehen aus seiner dort gezeigten Schließstellung nach links in eine seiner geöffneten Durchlaßstel­ lungen. Derart wird dann eine fluidführende Verbindung der Umgebung mit dem Inneren des Filterelementes 10 über einen Fluidlängskanal 40 her­ gestellt.

Die angesprochene Druckfeder 38 stützt sich mit ihrem einen freien Ende an dem Ventilkörper 36 ab und mit ihrem anderen Ende an einer Abschluß­ kugel 42, die von außen her in eine Ringausnehmung 44 in dem festste­ henden Gehäuseteil 46 der Bypaß-Ventileinrichtung 34 einschlagbar und derart in dieser fortwährend gehalten ist, trotz der Druckkräfte der Druckfe­ der 38 bei einem Öffnungs- und Schließzyklus des Ventilkörpers 36. Der Ventilkörper 36 weist an seinem freien Ende eine konvex ausgebildete Schließform auf, die zumindest teilweise in eine Innenöffnung 48 der fest­ stehenden Gehäuseteile 46 der Bypaß-Ventileinrichtung 34 eingreift. An dem gegenüberliegenden Ende weist der Ventilkörper 36 ein Führungsteil 50 auf, das für eine verbesserte Anlage mit der Druckfeder 38 an ihrem ei­ nen freien Ende dient.

Der angesprochene Fluidlängskanal 40 verbreitert sich in Richtung des Fil­ termaterials 16 und ist in seinem oberen Randbereich zum einen begrenzt von der oberen Kappe 12 sowie dem bereits angesprochenen feststehenden Gehäuseteil 46. Im übrigen öffnet das Schließteil 36 in Richtung der Längs­ ausdehnung L des Filterelementes 10. Die Bypaß-Ventileinrichtung 34 ist in der Art einer Schließpatrone über einen Verbindungssteg 52 auf die obere Endkappe 12 aufgesetzt. Ferner ist die patronenartige Bypaß-Ventilein­ richtung 34 in rechtem Winkel zu dem Anschlußstutzen 22 auf der oberen Endkappe 12 angeordnet. Die obere Endkappe 12, der Anschlußstutzen 22 sowie die Bypaß-Ventileinrichtung 34 mit ihren feststehenden Gehäusetei­ len 46 sind als Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet und einstückiger Be­ standteil der oberen Endkappen 12. Die untere Endkappe 14 ist gleichfalls als Kunststoff-Spritzgußteil kostengünstig herstellbar.

Mit der angesprochenen Filtervorrichtung wird, um die entsprechende Fluideinheit zu erreichen, ein Filtermaterial 16 mit hoher Filterfeinheit ein­ gesetzt. Durch die spezielle, dargestellte Form ist eine erhöhte Filterfläche gegeben und trotz der beengten Platzverhältnisse eine hohe Schmutzauf­ nahmekapazität erreicht. Die zick-zack-förmig gefaltete Filterelementematte erhöht die dahingehende Schmutzaufnahmekapazität noch weiter. Um ei­ nen sicheren Durchfluß bei Kaltstart, also beim Anfahren der Hydraulikan­ lage zu haben oder im Falle, daß das Filterelement 10 vollständig mit Ver­ schmutzungen zugesetzt ist, ist ein sicherer Betrieb über die Bypaß- Ventileinrichtung 34 gewährleistet, die bei einem vorgebbaren Druck­ schwellenwert öffnet und unter Umgehung des Filtermaterials 16 die Fluid­ versorgung zum Anschlußstutzen 22 und zu der nicht näher dargestellten Hydrosaugpumpe sicherstellt.

Claims (10)

1. Filtervorrichtung mit einem Filterelement (10), bei dem sich zwischen zwei Endkappen (12, 14) ein Filtermaterial (16) erstreckt, durch das ein zu filtrierendes Fluid strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs­ ausdehnung (L) des Filterelementes (10) in Richtung der Fluidströmung größer gewählt ist als seine Querausdehnung (Q).

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (10) für die erhöhte Längsausdehnung (L) mit ebenen Filterflächen (17) versehen ist, die endseitig zumindest teilweise in eine gerundete, insbesondere halbkreisförmig ausgebildete Filterfläche (19) übergehen.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest Teile (19) der Filterfläche konvex gekrümmt sind, insbesondere daß die Filterfläche eine ovale Querschnittsform aufweist.

4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filtermaterial (16) zick-zack-förmig gefaltet ist und vorzugsweise aus mehreren Schichten besteht, die innen- und außenum­ fangsseitig mit einem Stützgewebe versehen sind.

5. Filtervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (16) einstückig ausgebildet an seinen freien Längsrändern (18) mit einander verbunden einen geschlossenen Filtermantel ausbil­ det.

6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf einer der beiden Endkappen (12) ein Anschlußstutzen (22) mit Klemmteil (28) und Außendichtung (30) sitzt, der fluidführend mit dem Inneren des Filterelementes (10) verbunden ist.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Anschlußstutzen (22) auf derselben Endkappe (12) eine Bypaß- Ventileinrichtung (34) angeordnet ist.

8. Filtervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Ventileinrichtung (34) einen federbelasteten Ventilkörper (36) aufweist, der bei einem vorgebbaren Druckschwellenwert sich in Rich­ tung seiner Öffnungsstellung bewegt und eine fluidführende Verbindung der Umgebung mit dem Inneren des Filterelementes (10) herstellt.

9. Filtervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Ventileinrichtung (34) in rechtem Winkel zu dem Anschluß­ stutzen (22) auf der Endkappe (12) angeordnet ist.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen der Anschlußstutzen und die Bypaß-Ventileinrichtung (34) mit ihren feststehenden Gehäuseteilen (46) als Spritzgußteile ausgebildet sind und eine der Endkappen mit den sonstigen Gehäuseteilen (46) von Anschlußstutzen (22) und Bypaß-Ventileinrichtung (34) einstückig aus­ gebildet ist.