DE10024045A1 - Filter for mineral oils in hydraulic system has support tube for filter material formed out of holed plate with through flow apertures and peripheral overlapping longitudinal edges - Google Patents
Filter for mineral oils in hydraulic system has support tube for filter material formed out of holed plate with through flow apertures and peripheral overlapping longitudinal edgesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Filterelement, insbesondere zum Filtrieren von Mineralölen in Hydraulik-Systemen, mit einem Filtermaterial und einem das Filtermaterial abstützenden Stützrohr, wobei das Stützrohr geformt ist aus einem Lochblech mit einer Vielzahl von Durchfluß öffnungen und mit sich in Umfangsrichtung überlappenden Längskanten.The invention relates to a filter element, in particular for filtering mineral oils in hydraulic systems, with a filter material and one the filter material supporting support tube, the support tube being shaped from a perforated plate with a variety of flow openings and with overlaps in the circumferential direction Long edges.
Derartige Filterelemente sind zur Filtrierung von Flui den, beispielsweise von Mineralölen in Hydraulik-Syste men oder auch von Kältemitteln, allgemein in Gebrauch. Als Filtermaterial kommt üblicherweise ein Filterbalg zum Einsatz, der meist aus einem oder mehreren Filter materialien gefaltet ist. Der Filterbalg ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und wird von dem zu filtrierenden Fluid in radialer Richtung durchströmt. Als Stütze für das Filtermaterial ist das Stützrohr vorgesehen, an dessen Wandung sich das Filtermaterial anlegt. Je nach Durchströmrichtung des zu filtrierenden Fluids kann das Stützrohr auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite des hohlzylinderförmigen Filtermate rials angeordnet sein. Such filter elements are for filtering fluids the, for example of mineral oils in hydraulic systems of refrigerants, generally in use. A filter bellows is usually used as the filter material used, which usually consists of one or more filters materials is folded. The filter bellows is in shape a hollow cylinder is formed and from that to flows through filtering fluid in the radial direction. The support tube is a support for the filter material provided on the wall of the filter material creates. Depending on the flow direction of the filter Fluids can the support tube on the inside and / or on the outside of the hollow cylindrical filter mat be arranged rials.
Das Stützrohr wird üblicherweise aus einem Lochblech mit einer Vielzahl von Durchflußöffnungen geformt. Hierzu ist es üblich, das Lochblech zu einem Zylinder aufzurollen oder zu runden und anschließend die in Um fangsrichtung aufeinandertreffenden Längskanten des Lochblechs miteinander zu verschweißen. Hierbei ist meist ein Überlappungsbereich für die Längskanten vor gesehen, in welchem die Schweißnaht angebracht wird. Insbesondere beim Einsatz derartiger Filterelemente in Hydrauliksystemen muß das so geformte Stützrohr starken Druckschwankungen standhalten. Hierbei besteht die Ge fahr, daß das Stützrohr an der Schweißnaht einknickt, wenn eine hohe mechanische Belastung vorliegt.The support tube is usually made of a perforated plate shaped with a variety of flow openings. For this, it is common to make the perforated plate into a cylinder roll up or round and then the in um longitudinal direction of the To weld perforated plates together. Here is usually an overlap area for the longitudinal edges seen in which the weld is applied. Especially when using such filter elements in Hydraulic systems must strengthen the support tube shaped in this way Withstand pressure fluctuations. Here is the Ge drive that the support tube kinks at the weld, when there is a high mechanical load.
Es sind auch Stützrohre bekannt, bei denen die Längs verbindung des gerundeten Lochblechs in Form einer so genannten Stumpfnaht ausgeführt ist dergestalt, daß die Längskanten des Lochblechs in Umfangsrichtung direkt aufeinandertreffen und miteinander verschweißt sind. Derartig ausgestaltete Stützrohre weisen zwar eine hö here mechanische Belastbarkeit gegenüber Druckschwan kungen auf, sie sind jedoch mit erheblichen Herstel lungskosten verbunden.Support pipes are also known in which the longitudinal connection of the rounded perforated plate in the form of a sun mentioned butt weld is designed such that the Longitudinal edges of the perforated plate in the circumferential direction directly meet and are welded together. Support tubes designed in this way have a height here mechanical resilience against pressure swan on, but they are made with considerable manufac associated costs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filter element der eingangs erwähnten Art derart weiterzubil den, daß es eine hohe mechanische Stabilität aufweist und kostengünstig herstellbar ist.The object of the present invention is a filter element of the type mentioned at the beginning that it has a high mechanical stability and is inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird bei einem Filterelement der gat tungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lochblech im Überlappungsbereich der Längskanten gekröpft ist. Die Ausgestaltung des Lochbleches mit ei ner Abkröpfung im Überlappungsbereich ermöglicht eine gegenseitige Abstützung der Längskanten in Umfangsrich tung unter Beibehaltung eines Überlappungsbereiches, so daß die bei einer Stumpfnaht erforderliche hohe Maßge nauigkeit des Lochbleches entfallen kann. Das so ausge staltete Stützrohr zeichnet sich somit durch eine hohe mechanische Stabilität aus, wobei es jedoch kostengün stig herstellbar ist. Durch die Ausgestaltung des Loch bleches mit einer Abkröpfung wird insbesondere die Ge fahr des Einknickens der Verbindungsnaht erheblich ver ringert.This task is done with a filter element of gat in accordance with the invention solved in that the perforated plate in the overlap area of the longitudinal edges is cranked. The design of the perforated plate with egg An offset in the overlap area enables one mutual support of the longitudinal edges in the circumferential direction tion while maintaining an overlap area, see above that the high dimensional required for a butt seam accuracy of the perforated plate can be omitted. That so out designed support tube is characterized by a high mechanical stability, but it is inexpensive is always producible. By designing the hole Sheet metal with an offset is especially the Ge drive the buckling of the connecting seam considerably wrestles.
Es kann vorgesehen sein, daß beide Längskanten des Lochbleches eine Abkröpfung im Überlappungsbereich auf weisen. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist allerdings vorgesehen, daß nur im Bereich einer der beiden aufeinandertreffenden Längskanten das Lochblech gekröpft ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengün stig herstellbare Konstruktion. Hierbei ist es beson ders vorteilhaft, wenn das Lochblech in die dem Filter material abgewandte Richtung gekröpft ist, denn dadurch kann das Lochblech auf seiner dem Filtermaterial zuge wandten Seite in Umfangsrichtung im wesentlichen eben ausgestaltet werden, d. h. Unebenheiten im Bereich der Überlappung werden auf der dem Filtermaterial zugewand ten Seite des Stützrohres vermieden. Dies hat nicht nur eine hohe Sicherheit gegen Kollabieren bei Einwirken einer hohen mechanischen Belastung beispielsweise auf grund von Druckschwankungen zur Folge, sondern führt auch zu einer erheblichen Verringerung von Defekten des Filtermaterials sowohl beim Fertigungsprozeß des Fil terelementes als auch bei wechselnden Druckbelastungen während des Betriebes des Filterelementes.It can be provided that both longitudinal edges of the Perforated sheet an offset in the overlap area point. In a particularly preferred embodiment However, it is provided that only one of the the perforated plate on the two longitudinal edges that meet is cranked. This enables a particularly inexpensive Construction that can always be manufactured. Here it is special advantageous if the perforated plate in the filter material direction is cranked, because of that the perforated plate on the filter material turned side in the circumferential direction essentially flat be designed, d. H. Bumps in the area of Overlap are facing the filter material th side of the support tube avoided. This not only has a high level of security against collapse upon exposure a high mechanical load, for example due to pressure fluctuations, but leads also to a significant reduction in defects of the Filter material both in the manufacturing process of the fil terelementes as well as with changing pressure loads during the operation of the filter element.
Die Längskanten des Lochbleches können miteinander ver lötet oder durch Druckfügen miteinander verbunden sein. Bei einer besonders kostengünstig herstellbaren Ausfüh rungsform, die sich gleichzeitig durch eine hohe mecha nische Belastbarkeit auszeichnet, ist vorgesehen, daß das Lochblech im Überlappungsbereich vorzugsweise mit tig verschweißt ist. Hierbei kann insbesondere vorgese hen sein, daß die den Längskanten benachbarten Endbe reiche des Lochblechs mittels Widerstandsschweißen un lösbar miteinander verbunden sind.The longitudinal edges of the perforated plate can ver solder or be connected by pressure. With a particularly inexpensive to produce form, which is simultaneously characterized by a high mecha African resilience, it is provided that the perforated plate in the overlap area preferably with is welded. In particular, this can be pre-read hen be that the Endbe adjacent to the longitudinal edges reach the perforated plate by means of resistance welding are releasably connected.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn sich der Überlap pungsbereich der Längskanten in Umfangsrichtung über eine Länge erstreckt, die mindestens der doppelten Ma terialstärke des Lochblechs entspricht. Hierbei haben sich insbesondere Lochbleche mit einer Stärke von etwa 1 mm bewährt. Wird die Länge des Überlappungsbereiches in Umfangsrichtung geringer als die doppelte Material stärke des Lochbleches gewählt, so kann dies eine ge ringere mechanische Belastbarkeit zur Folge haben.It is particularly advantageous if the overlap tion area of the longitudinal edges in the circumferential direction a length that is at least twice the dimension material thickness of the perforated plate corresponds. Have here perforated sheets with a thickness of approximately Proven 1 mm. The length of the overlap area circumferentially less than double the material Thickness of the perforated plate selected, this can be a ge result in lower mechanical resilience.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, da sich der Überlappungsbereich der Längs kanten in Umfangsrichtung über eine Länge erstreckt, die ungefähr der doppelten bis vierfachen Materialstär ke des Lochblechs entspricht. Insbesondere ein Überlappungsbereich mit einer Länge von etwa der dreifachen Materialstärke hat sich in der Praxis im Hinblick auf die geforderte Sicherheit gegen Kollabieren des Stütz rohres und im Hinblick auf eine kostengünstige Her stellbarkeit bewährt.In a particularly preferred embodiment provided because the overlap area of the longitudinal edges in the circumferential direction over a length, which is about twice to four times the material thickness ke corresponds to the perforated plate. In particular, an overlap area with a length of about three times Material strength has changed in practice with regard to the required security against collapse of the support tubes and in view of an inexpensive fro proven reliability.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiment forms of the invention is used in connection with the Drawing of the detailed explanation. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungs form eines Filterelementes mit einem auf der Außenseite eines Stützrohres anliegenden Fil termaterials; Fig. 1 is a side view of a first embodiment form of a filter element with an adjacent on the outside of a support tube Fil termaterials;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 2 is a sectional view taken along the line 2-2 in Fig. 1 and
Fig. 3 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 2 ei ner zweiten Ausführungsform eines Filterele mentes mit einem an der Innenseite des Stütz rohres anliegenden Filtermaterial. Fig. 3 is a sectional view corresponding to FIG. 2 egg ner second embodiment of a Filterele element with a filter material lying on the inside of the support tube.
In den Fig. 1 und 2 ist ein insgesamt mit dem Be zugszeichen 10 belegtes Filterelement gemäß einer er sten Ausführungsform der Erfindung schematisch darge stellt. Dieses umfaßt ein hohlzylindrisches Stützrohr 12, dessen Zylinderachse eine Längsachse 14 des Fil terelementes 10 bildet. Das Stützrohr 12 ist aus einem Lochblech 16 aufgerollt und weist eine Vielzahl von Durchflußöffnungen 18 auf. In Figs. 1 and 2, a total of reference symbols with the 10 Be occupied filter element according schematically illustrates an embodiment of the invention he most Darge. This comprises a hollow cylindrical support tube 12 , the cylinder axis of which forms a longitudinal axis 14 of the fil terelementes 10 . The support tube 12 is rolled up from a perforated plate 16 and has a plurality of flow openings 18 .
Auf dem Außenmantel des Stützrohres 12 ist ein hohlzy linderförmiges Filtermaterial in Form eines Filterbal ges 20 angeordnet, der im dargestellten Ausführungsbei spiel in üblicher Weise aus einem sternförmig gefalte ten Filterpapier 21 gefertigt ist. Alternativ und/oder ergänzend können jedoch auch andere Materialien zum Einsatz kommen, beispielsweise Metalle oder Kunststof fe.On the outer jacket of the support tube 12 , a hollow cylindrical filter material in the form of a filter bell 20 is arranged, which is made in the illustrated embodiment in a conventional manner from a star-shaped folded filter paper 21 . Alternatively and / or in addition, however, other materials can also be used, for example metals or plastics.
An seinem unteren Ende weist das Filterelement 10 eine fluiddichte untere Abschlußkappe 22 auf, die mit ihrem äußeren Randbereich koaxial zur Längsachse 14 nach oben in Richtung auf den Filterbalg 20 abgekröpft ist und einen unteren Randbereich des Filterbalges 20 umgibt. Mittels eines Klebstoffes, beispielsweise eines Epoxid harzklebers, ist die untere Abschlußkappe 20 mit dem unteren Randbereich des Filterbalges 20 und mit dem Stützrohr 10 fluiddicht verbunden.At its lower end, the filter element 10 has a fluid-tight lower end cap 22 , which is bent with its outer edge region coaxially to the longitudinal axis 14 upwards in the direction of the filter bellows 20 and surrounds a lower edge region of the filter bellows 20 . By an adhesive, for example, resin adhesive of an epoxy, and the lower end cap 20 is connected fluid-tightly with the lower edge region of the filter bellows 20 and to the support tube 10 degrees.
An seinem oberen Ende weist das Filterelement 10 eine obere Abschlußkappe 24 auf. Diese umfaßt einen koaxial nach unten in Richtung auf den Filterbalg 20 abgekröpf ten Haltering 26, der den oberen Randbereich des Fil terbalges 20 umgibt und im Bereich des Stützrohres 12 eine zentrale, kreisförmige Abflußöffnung 28 definiert, an die sich koaxial zur Längsachse 14 ausgerichtet und dem Stützrohr 12 abgewandt ein einstückig mit dem Hal tering 26 verbundener Anschlußstutzen 30 anschließt. At its upper end, the filter element 10 has an upper end cap 24 . This includes a coaxial down towards the filter bellows 20 cranked th retaining ring 26 which surrounds the upper edge region of the Fil terbalges 20 and in the region of the support tube 12 defines a central, circular drain opening 28 to which are aligned coaxially to the longitudinal axis 14 and the Support tube 12 facing away integrally connected to the Hal tering 26 connecting piece 30 connects.
Entsprechend der Festlegung der unteren Abschlußkappe 22 ist auch die obere Abschlußkappe 24 mittels eines Klebstoffes mit dem oberen Randbereich des Filterbalges 20 und dem Stützrohr 12 fluiddicht verbunden.In accordance with the definition of the lower end cap 22 , the upper end cap 24 is also connected to the upper edge region of the filter bellows 20 and the support tube 12 in a fluid-tight manner by means of an adhesive.
Wie bereits erwähnt, wird das Stützrohr 12 durch Auf rollen des Lochblechs 16 hergestellt. Hierzu wird das Lochblech 16 rechteckförmig zugeschnitten und an schließend derart gerundet, daß die koaxial zur Längs achse 14 ausgerichteten Längskanten 32 und 34 sich in Umfangsrichtung überlappen und einen Überlappungsbe reich 36 ausbilden, dessen Länge L ungefähr der dreifa chen Materialstärke des Lochblechs entspricht.As already mentioned, the support tube 12 is made by rolling on the perforated plate 16 . For this purpose, the perforated plate 16 is cut to a rectangular shape and then rounded in such a way that the longitudinal edges 32 and 34 coaxially aligned with the longitudinal axis 14 overlap in the circumferential direction and form an overlapping region 36 whose length L corresponds approximately to the triple material thickness of the perforated plate.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist der Filterbalg 20 auf der Außenseite 38 des Stützrohres 12 angeordnet, und die Innenseite 40 des Stützrohres begrenzt einen Innenraum 42 des Filter elementes 10, in den beim Betrieb des Filterelementes das zu filtrierende Fluid radial von außen nach innen einströmt und von dem aus es den Innenraum 42 über die Abflußöffnung 28 verlassen kann.In the example shown in FIGS . 1 and 2, the filter bellows 20 is arranged on the outside 38 of the support tube 12 , and the inside 40 of the support tube delimits an interior 42 of the filter element 10 , in which the fluid to be filtered during operation of the filter element flows radially inwards from the outside and from which it can leave the interior 42 via the drain opening 28 .
Das Lochblech 16 weist im Überlappungsbereich 36 eine Abkröpfung 44 auf, indem das Lochblech 16 im Bereich der Längskante 32 nach innen gebogen ist, so daß über die Länge L des Überlappungsbereiches 36 der der Längs kante 32 benachbarte Endbereich des Lochbleches 16 an der Innenseite 40 des der Längskante 36 benachbarten Endbereiches des Lochblechs 16 anliegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Lochblech 16 entlang seiner gesamten Außenseite 38 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und auch im Überlappungsbereich 36 praktisch keinerlei Unebenheiten aufweist. Die dem Fil terbalg 20 zugewandte Außenseite 36 des Lochbleches 16 ist somit auch im Überlappungsbereich 36 eben ausge staltet, so daß eine Beschädigung des Filterpapiers 21 insbesondere bei wechselnden Druckbelastungen vermieden wird.The perforated plate 16 has an offset 44 in the overlap region 36 by the perforated plate 16 is bent inwards in the region of the longitudinal edge 32 , so that over the length L of the overlap region 36 the end region of the perforated plate 16 adjacent to the longitudinal edge 32 on the inside 40 of the the longitudinal edge 36 adjoins the end region of the perforated plate 16 . In this way it is ensured that the perforated plate 16 is essentially cylindrical along its entire outer side 38 and also has practically no unevenness in the overlap region 36 . The Fil terbalg 20 facing outer side 36 of the perforated plate 16 is thus also out in the overlap area 36 out, so that damage to the filter paper 21 is avoided in particular with changing pressure loads.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform des Filterelementes 10 dargestellt, die sich von der voran stehend beschriebenen Ausführungsform lediglich durch die Anordnung des Filterbalges auf der Innenseite des Stützrohres 12 unterscheidet. Für identische Bauteile werden deshalb dieselben Bezugszeichen verwendet wie bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh rungsform. FIG. 3 shows an alternative embodiment of the filter element 10 , which differs from the embodiment described above only in the arrangement of the filter bellows on the inside of the support tube 12 . The same reference numerals are therefore used for identical components as in the embodiment shown in FIGS . 1 and 2.
Das in Fig. 3 dargestellte Filterelement 10 wird beim Betrieb radial von innen nach außen von dem zu filtrie renden Fluid durchströmt. Um hierbei dem Filterbalg 20 die erforderliche Stabilität zu verleihen, ist dieser an der Innenseite 40 des Stützrohres 12 angeordnet.The filter element 10 shown in FIG. 3 is flowed through during operation radially from the inside to the fluid to be filtered. In order to give the filter bellows 20 the required stability, it is arranged on the inside 40 of the support tube 12 .
Auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei spiel des Filterelementes weist das Lochblech 16 im Be reich der Längskanten 32 und 34 eine Überlappung 36 auf, wobei sich der Überlappungsbereich in Umfangsrich tung über eine Länge von ungefähr der dreifachen Mate rialstärke des Lochblechs 16 erstreckt. Also in the example shown in Fig. 3 Ausführungsbei play of the filter element, the perforated plate 16 in the loading of the longitudinal edges rich 32 and 34 overlap 36, wherein the region of overlap in circumferential direction tung over a length of about three times the Mate rialstärke of the perforated plate 16 extends.
Außerdem ist auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filterelementes eine Abkröpfung 44 vorgesehen. Im Gegensatz zu der vor anstehend erläuterten Ausführungsform ist hierbei je doch der der Längskante 32 benachbarte Endbereich des Lochblechs 16 nach außen gebogen und liegt an der Aus senseite 38 des der Längskante 34 benachbarten Endbe reichs des Lochblechs 16 an. Dies hat zur Folge, daß das Lochblech 16 auf seiner Innenseite 40 entlang sei nes gesamten Umfanges im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet ist, wobei Unebenheiten selbst im Bereich der Überlappung 36 vermieden werden. Eine Beschädigung des an der Innenseite 40 des Lochbleches 16 anliegenden Filterpapiers 21 wird dadurch zuverlässig verhindert.In addition, in the exemplary embodiment shown in FIG. 3, an offset 44 is provided. In contrast to the embodiment described above, the end portion of the perforated plate 16 adjacent to the longitudinal edge 32 is bent outwards and lies on the side 38 of the end edge 34 adjacent to the longitudinal edge 34 of the perforated plate 16 . This has the consequence that the perforated plate 16 on its inside 40 along its entire circumference is essentially cylindrical, with unevenness even in the region of the overlap 36 being avoided. Damage to the filter paper 21 lying on the inside 40 of the perforated plate 16 is thereby reliably prevented.
Sowohl bei einer nach innen gerichteten Abkröpfung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, als auch bei einer nach außen gerichteten Abkröpfung, wie sie in Fig. 3 illu striert ist, zeigt das Lochblech 16 eine hohe mechani sche Sicherheit insbesondere gegen Kollabieren, da sich in Umfangsrichtung die Längskanten 32, 34 des Lochble ches 16 gegenseitig abstützen können.Both with an inward bend, as shown in Fig. 2, as well as with an outward bend, as it is illu strated in Fig. 3, the perforated plate 16 shows a high mechanical security especially against collapse, because the longitudinal edges 32 , 34 of the perforated plate 16 can support each other in the circumferential direction.
Die Längskanten 32 und 34 des Lochbleches 16 werden vorzugsweise durch Widerstandsschweißen miteinander verbunden. Aufgrund der vorgesehenen Überlappung 36 in Verbindung mit der Abkröpfung 44 erfordert hierbei das Zuschneiden und Runden nur verhältnismäßig großer Fer tigungstoleranzen, so daß das Stützrohr 12 und damit auch das Filterelement 10 sich durch eine kostengünsti ge Herstellung auszeichnen.The longitudinal edges 32 and 34 of the perforated plate 16 are preferably connected to one another by resistance welding. Due to the proposed overlap 36 in connection with the offset 44 this requires cutting and rounding only relatively large production tolerances, so that the support tube 12 and thus also the filter element 10 are characterized by inexpensive ge production.
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