DE10149653A1

DE10149653A1 - Filtering device, used for filtering oils in main stream of hydraulic systems, comprises multi-layered structure for filtering particles and swellable material for absorbing water

Info

Publication number: DE10149653A1
Application number: DE2001149653
Authority: DE
Inventors: Volker Grobe; Gundolf Landwehr
Original assignee: FTW FLUID TECHNIK GmbH
Current assignee: RT Filtertechnik GmbH
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2001-10-08
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-10-09
Also published as: DE10149653B4

Abstract

Filtering device comprises a multiple layered structure for filtering particles and a swellable material (9) for absorbing water. The swellable material is inserted into chambers between layers (3, 4, 5) of the multiple layered structure. Preferred Features: The swellable material is uniformly distributed in granular or fibrous form between the layers of the multiple layered structure. Pores of porous material act as swelling chambers. The layers are arranged in pleats. The swellable material is a biologically or chemically produced product.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zur Aufnahme von Partikeln und Wasser mit einem mehrlagigen Aufbau zur Filterung der Partikel und einer quellfähigen Substanz zur Aufnahme des Wassers. The invention relates to a filter device for recording of particles and water with a multilayer structure for Filtering the particles and a swellable substance Absorption of water.

Bei derartigen Filtereinrichtungen mit Partikelfiltern aus mehreren, durch ein Stützrohr gehaltenen plissierten Filterschichten, wie sie z. B. zur Filterung von Ölen im Hauptstrom von Hydrauliksystemen zum Einsatz kommen, tritt die zu filternde Flüssigkeit in radialer Richtung durch den Partikelfilter hindurch. In such filter devices with particulate filters several pleated, held by a support tube Filter layers, such as z. B. for filtering oils in Main flow of hydraulic systems are used occurs through the liquid to be filtered in the radial direction through the particle filter.

Ein häufig auftretendes Problem ist die Belastung der zu filtrierenden Hydrauliköle mit einem nicht vertretbaren Wassergehalt. Da hierdurch die Betriebssicherheit und die Lebensdauer von hydraulisch betriebenen Maschinen erheblich beeinträchtigt werden können, besteht das Erfordernis, dieses Wasser weitgehend zu entfernen. A common problem is the strain on the filtering hydraulic oils with an unacceptable Water content. As a result, the operational safety and Lifetime of hydraulically operated machines can be significantly affected Requirement to largely remove this water.

Bei mineralischem Öl war es bisher üblich, das gegenüber dem Öl schwerere Wasser aus einem tiefliegenden Sammelbereich im Öltank einfach abzulassen. In the case of mineral oil, it has been common to do this heavier water from a deep-lying oil Easy to drain the collection area in the oil tank.

Schwieriger wird es dagegen beim Einsatz von biologisch abbaubaren Ölen, die sich bereits bei einem sehr geringen Wasseranteil (ab 1000 ppm) zersetzen. Um den Wasseranteil unterhalb dieser Grenze zu halten, ist es bekannt, einen Filter in einem zusätzlich zum Hauptstrom installierten Nebenstrom für die Wasseraufnahme auszubilden (Nebenstromfilter). In einen extra dafür vorgesehenen Behälter werden große Mengen Zellulosefasern hoher Saugfähigkeit eingebracht. On the other hand, it becomes more difficult when using biological degradable oils that are already at a very low Decompose water (from 1000 ppm). About the water content It is known to keep one below this limit Filters in an installed in addition to the main stream To form secondary flow for water absorption (Off-line filter). In a specially provided Containers become taller in large quantities of cellulose fibers Absorbency introduced.

Aus der DE 196 05 433 ist es für einen solchen Nebenstromfilter bekannt, Wasser in hydraulischen Flüssigkeiten oder Motorenölen mittels polymerer Superabsorber zu absorbieren, indem auf eine Wicklung aus Partikel-Filtermaterial eine weitere Wicklung mit einer Composit-Sauglage aufgebracht wird, in die die polymeren Superabsorber in Vlies oder Gewebematerial eingebettet sind. From DE 196 05 433 it is for one Bypass flow filter known, water in hydraulic Liquids or motor oils using polymer Absorb super absorber by winding on one Particle filter material another winding with a Composite suction layer is applied, in which the polymer Superabsorbent embedded in fleece or fabric material are.

Nebenstromfilter besitzen gegenüber Hauptstromfiltern zwar ein relativ höheres Aufnahmevermögen, doch ist das für dieses hohe Aufnahmevermögen ausgelegte Filtermaterial wiederum nicht geeignet, als Vollstromfilter im Hauptstrom eingesetzt zu werden aufgrund der dort vorherrschenden Durchflussmengen und Druckänderungen. Außerdem bietet eine Lösung gemäß der DE 196 05 433 nur eine sehr geringe wirksame Oberfläche. Bypass flow filters have compared to main flow filters a relatively higher absorption capacity, but that's for this high absorption capacity designed filter material again not suitable as a full flow filter in the main flow to be used due to the prevailing there Flow rates and pressure changes. In addition, one Solution according to DE 196 05 433 only a very small one effective surface.

Da der Einsatz von Nebenstromfiltern immer mit einem Mehraufwand an Kosten und Material verbunden ist, wäre es von Vorteil, wenn man auf einen solchen zusätzlichen Filter in geschlossenen Umlaufanlagen verzichten könnte. Since the use of bypass filters always with one It would involve additional expense in terms of cost and material an advantage if you look at such an additional Could do without filters in closed circulation systems.

Diese Möglichkeit ist dann gegeben, wenn der in Abhängigkeit vom Einsatzort, den Einsatzbedingungen und vom Wartungszustand des Hydrauliksystems auftretende Wassereintrag bis zum nächsten Ölwechsel durch den ohnehin im System vorhandenen Hauptstromfilter kompensiert werden kann. This possibility is given if the in Dependence on the location, the conditions of use and from the maintenance status of the hydraulic system Water entry until the next oil change through the anyway Main flow filters in the system can be compensated can.

In der DE 199 45 188 A1 wird vorgeschlagen, grobkörniges Material mit gelbildenden Polysacchariden zu beschichten und in ein Filtergefäß, beispielsweise in einen rohrförmigen Behälter mit einem Zulauf und einem Ablauf zu füllen. Beim Durchleiten von nichtwässrigen Flüssigkeiten wird das Wasser daraus entfernt. DE 199 45 188 A1 proposes coarse-grained Coating material with gel-forming polysaccharides and in a filter vessel, for example in a tubular container with an inlet and an outlet to fill. When passing non-aqueous liquids the water is removed from it.

Die technische Anwendung der prinzipiell beschriebenen Möglichkeit der Verwendung eines derartigen Materials in Haupt- und Nebenstromfiltern durch Füllen dieser Filter mit dem beschichteten grobkörnigen Material ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, zumindest was den Hauptstromfilter anbetrifft. So ist nicht sichergestellt, dass das zu filternde Medium gleichmäßig an allen wasseraufnehmenden Teilchen mit einer möglichst geringen Strömungsgeschwindigkeit vorbeiströmen kann. Außerdem wird nicht weiter darauf eingegangen, wie der Hauptstromfilter seiner Funktion als Partikelfilter gerecht wird und wie beide Funktionen miteinander zu verknüpfen sind. The technical application of the principle described Possibility of using such a material in Main and secondary flow filters by filling these filters with the coated coarse-grained material, however, with considerable difficulties, at least what the Mainstream filter concerned. So it is not guaranteed that the medium to be filtered is even on all water-absorbing particles with the lowest possible Can flow past. Besides, will not further discussed as the main flow filter fulfills its function as a particle filter and how the two functions must be linked together.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, einen Filter sowohl als Partikelfilter als auch geeignet zur hocheffektiven Aufnahme von Wasser auszubilden, ohne dass dessen Einsatz als Vollstromfilter im Hauptstrom durch die dort vorherrschenden Durchflussmengen und Druckänderungen wesentlich beeinträchtigt ist. It is therefore the object of the invention to provide a filter both as a particle filter and also suitable for train highly effective water intake without its use as a full flow filter in the main flow through the prevailing flow rates and pressure changes there is significantly impaired.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Filtereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die quellfähige Substanz in Quellräume eingebracht ist, die zwischen mindesten zwei Lagen des mehrlagigen Aufbaus vorgesehen sind. According to the invention, the object is achieved by a Filter device of the type mentioned above solved that the swellable substance in swelling spaces introduced between at least two layers of the multilayer structure are provided.

Die quellfähige Substanz wird durch die feinen Lagen des mehrlagigen Ausbaus stabil in der Filtereinrichtung zurückgehalten, indem sie in körniger Form oder in Faserform gleichmäßig zwischen mindesten zwei Lagen verteilt ist. The swellable substance is due to the fine layers of the Multi-layer expansion stable in the filter device retained by being in granular form or in Fiber shape evenly between at least two layers is distributed.

Eine besonders hohe Effektivität der Wasseraufnahme wird erreicht, wenn das Ausdehnungsvolumen für die quellfähige Substanz in der Weise bereitgestellt wird, dass als Quellräume Poren von porösem Material dienen, das gleichmäßig zwischen mindestens zwei Lagen des mehrlagigen Aufbaus verteilt ist. A particularly high effectiveness of water absorption is reached when the expansion volume for the swellable Substance is provided in such a way that Source spaces serve pores of porous material that evenly between at least two layers of the multilayer Construction is distributed.

Sind die einzelnen Lagen des mehrlagigen Aufbaus flächig aneinanderliegend, in plissierter Form angeordnet, wird infolge der dadurch geschaffenen großen Fläche sichergestellt, dass das zu filternde Medium innerhalb der Filtereinrichtung an jedem wasseraufnehmenden Teilchen der quellfähigen Substanz mit einer möglichst geringen Strömungsgeschwindigkeit vorbeiströmen kann. Are the individual layers of the multi-layer structure flat next to each other, arranged in a pleated form as a result of the large area created thereby ensures that the medium to be filtered within the Filter device on each water absorbing particle swellable substance with the lowest possible Can flow past.

In einer vorteilhaften Ausführung umschließt ein, aus einem mehrlagigen Aufbau bestehender Außenfilter einen zylinderförmigen Hohlraum, in den ein weiterer mehrlagiger Aufbau eines Innenfilters eingesetzt ist, wobei der Innen- und/oder der Außenfilter die quellfähige Substanz zwischen mindestens zwei Lagen des jeweiligen mehrlagigen Aufbaus enthält. Als Stützelemente für die Lagen des Innenfilters dienen entweder die Lagen des Außenfilters oder ein Stützzylinder. In an advantageous embodiment, encloses, from a multilayer structure of existing external filters cylindrical cavity in which another multilayer Structure of an internal filter is used, the internal and / or the external filter between the swellable substance at least two layers of the respective multilayer structure contains. As support elements for the layers of the internal filter serve either the layers of the external filter or a Supporting cylinder.

Ist der Innenfilter für die Wasseraufnahme ausgebildet, kann dieser vorteilhaft ausgetauscht werden, wenn die Wasseraufnahmefähigkeit erschöpft ist und der Außenfilter aber immer noch wirksam ist für eine Partikelfilterung. If the internal filter is designed for water absorption, this can be exchanged if the Water absorption capacity is exhausted and the external filter but is still effective for particle filtering.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Filtereinrichtung der eingangs genannten Art, bei der ein durch den mehrlagigen Aufbau gebildeter Partikelfilter, einen zylinderförmigen Hohlraum zur Aufnahme eines porösen Materials umschließt, dessen Poren als Quellräume für die darin enthaltene quellfähige Substanz dienen. The invention also relates to a Filter device of the type mentioned, in which a through the multi-layer structure of particle filters, a cylindrical cavity for receiving a porous Encloses material whose pores act as source spaces for the serve swellable substance contained therein.

Vorteilhafterweise ist das poröse Material in einem austauschbaren zylindrischen Gefäß untergebracht, dessen Gefäßwand durchlässig ist für das zu filternde Medium. The porous material is advantageously all in one interchangeable cylindrical vessel, whose The vessel wall is permeable to the medium to be filtered.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: The invention is based on the schematic Drawing will be explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung durch eine Filtereinrichtung, Fig. 1 is a perspective sectional view through a filter apparatus,

Fig. 2 den Aufbau eines Faltenbalgs, Fig. 2 shows the structure of a bellows,

Fig. 3 die Filtereinrichtung gemäß Fig. I mit einem weiteren Filtereinsatz, Fig. 3 shows the filter device of FIG. I with another filter cartridge,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch eine weitere Filtereinrichtung, die als Doppelfilter ausgebildet ist. Fig. 4 is a sectional view through a further filter device which is designed as a double filter.

Bei der Filtereinrichtung gemäß Fig. 1 umschließt ein aus einem Lochblech gefertigtes zylindrisches Stützrohr 1 einen Partikelfilter 2, der aus einem mehrlagigen Aufbau besteht. Die in Durchflussrichtung zunächst aus groben und dann aus feinem Glasfaservlies oder anderem Material gefertigten Filterlagen 3, 4 sind auf der reinen Seite zur Erhöhung der Reißfestigkeit von einer weiteren, als Schutzvlies 5 ausgebildeten Lage ummantelt und von einem inneren und einem äußeren Stützgewebe 6, 7 in ihrer plissierten Form stabilisiert. Die Plissierung des Filtermattenaufbaus dient zur Schaffung einer großen filternden Oberfläche, an der das zu filternde Medium, wie z. B. eine Hydraulikflüssigkeit oder ein anderer flüssiger oder gasförmiger Stoff, mit langsamer Strömungsgeschwindigkeit vorbeiströmen kann. Die zylindrische Filtereinrichtung ist an einer Seite für die Zufuhr des zu filternden Mediums offen und weist an der gegenüberliegenden Seite eine Fassung mit einem Schmutzfang 8 speziell für eine Filterung von Flüssigkeiten auf. In the filter device according to FIG. 1, a cylindrical support tube 1 made from a perforated plate encloses a particle filter 2 , which consists of a multilayer structure. The filter layers 3 , 4, which are initially made of coarse and then made of fine glass fiber fleece or other material, are encased on the clean side to increase the tear strength by a further layer designed as a protective fleece 5 and by an inner and an outer support fabric 6 , 7 in stabilized in their pleated shape. The pleating of the filter mat structure serves to create a large filtering surface on which the medium to be filtered, such as. B. a hydraulic fluid or other liquid or gaseous substance can flow past at a slow flow rate. The cylindrical filter device is open on one side for the supply of the medium to be filtered and on the opposite side has a socket with a dirt trap 8 especially for filtering liquids.

Die einzelnen Lagen 3, 4 und 5 des als Faltenbalg ausgebildeten Partikelfilters 2 sowie das innere und äußere Stützgewebe 6 und 7 sind in Fig. 2 auf unterschiedliche Längen abgeschnitten dargestellt, so dass eine auf der Filterlage 3 aufgebrachte quellfähige Substanz 9 sichtbar ist. Die quellfähige Substanz 9 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein biologisch hergestelltes Polysaccharid, das in feinkörniger bzw. pulverisierter Struktur gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Filterlage 3 verteilt wird. Verwendbar sind auch handelsübliche, auf chemischen Wege hergestellte Superabsorber. Auch andere Strukturen können vorteilhaft sein, wie z. B. eine Faserform. Da die verwendeten quellfähigen Substanzen bei der Wasseraufnahme bekanntermaßen (DE 199 45 188 A1) große Mengen an Wasser binden können und ihr Volumen häufig auf mehr als das Hundertfache vergrößern, ist es von besonderer Bedeutung, dass ausreichend große Quellräume vorhanden sind, in die hinein die Ausdehnung erfolgen kann. In einfachster Weise kann dazu ein ausreichend großer Zwischenraum zwischen den zum Einbringen der quellfähigen Substanz 9 vorgesehenen Lagen freigelassen werden. The individual layers 3 , 4 and 5 of the particle filter 2 designed as bellows as well as the inner and outer supporting fabric 6 and 7 are shown cut to different lengths in FIG. 2, so that a swellable substance 9 applied to the filter layer 3 is visible. In the present exemplary embodiment, the swellable substance 9 is a biologically produced polysaccharide, which is distributed in a fine-grained or pulverized structure evenly over the entire surface of the filter layer 3 . Commercially available chemical absorbers can also be used. Other structures can also be advantageous, such as. B. a fiber shape. Since the swellable substances used are known to bind large amounts of water when absorbing water (DE 199 45 188 A1) and often increase their volume by more than a hundred times, it is particularly important that there are sufficiently large swelling spaces into which the Expansion can take place. For this purpose, a sufficiently large space between the layers provided for introducing the swellable substance 9 can be left open in the simplest way.

Da durch diese Maßnahme bei bestimmten Anwendungszwecken unter Umständen die Festigkeit des Partikelfilters 2 nicht mehr ausreicht oder die Wasseraufnahme zu ungewollten Kräften innerhalb des Filtermattenaufbaus führen kann, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die quellfähige Substanz 9 in Poren eines nach außen stabilen, porösen Materials, wie z. B. Blähton oder Sintermaterial eingebracht wird. In einem ausreichend feinen Mahlzustand kann dieses Material ebenfalls gleichmäßig z. B. auf der gesamten zur Verfügung stehenden Fläche der Filterlage 3 verteilt und durch flächige Auflage der Filterlage 4 so zwischen mindestens zwei der Lagen des mehrlagigen Aufbaus eingebracht werden. Die Korngröße kann z. B. 120-400 µm betragen. Da die als Quellräume dienenden Hohlräume von festem Material umschlossen sind, kommt es bei der Wasseraufnahme zu keiner Volumenänderung, so dass der Filtermattenaufbau nicht unzulässig belastet wird. Gleichzeitig ist die quellfähige Substanz 9 am Ort fixiert. Since the strength of the particle filter 2 may no longer be sufficient for certain applications, or the water absorption may lead to undesired forces within the filter mat structure, it has proven to be particularly advantageous if the swellable substance 9 in the pores of an externally stable, porous one Materials such as B. expanded clay or sintered material is introduced. In a sufficiently fine grinding state, this material can also z. B. distributed over the entire available surface of the filter layer 3 and so introduced by at least two layers of the multilayer structure by supporting the filter layer 4 . The grain size can e.g. B. 120-400 microns. Since the cavities serving as source spaces are enclosed by solid material, there is no change in volume when water is absorbed, so that the filter mat structure is not subjected to undue stress. At the same time, the swellable substance 9 is fixed in place.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, schließt ein als Partikelfilter 2 ausgebildeter Außenfilter einen zylinderförmigen Hohlraum 10 ein, der neben seiner Funktion als Fließraum für das zu filternde Medium auch zur Aufnahme eines weiteren mehrlagigen Aufbaus eines Innenfilters dient. Bei einer Schichtenfolge 11, die nicht plissiert ausgebildet sein muss, schließen mindestens zwei Lagen die quellfähige Substanz 9 zwischen sich ein. Die Schichtenfolge 11 kann auch aus gewickelten Lagen bestehen und bei einer zu hohen Verschmutzung leicht ausgewechselt werden. Bei dieser Ausführung können entweder die Lagen des Partikelfilters 2 als Stützelement für die Schichtenfolge 11 dienen oder aber es wird dafür ein weiterer, nicht dargestellter Stützzylinder vorgesehen. As can be seen in FIG. 3, an external filter designed as a particle filter 2 includes a cylindrical cavity 10 which, in addition to its function as a flow space for the medium to be filtered, also serves to accommodate a further multilayer structure of an internal filter. In the case of a layer sequence 11 , which need not be pleated, at least two layers enclose the swellable substance 9 between them. The layer sequence 11 can also consist of wound layers and can be easily replaced if the contamination is too high. In this embodiment, either the layers of the particle filter 2 can serve as a support element for the layer sequence 11 , or a further support cylinder, not shown, is provided for this.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 4 besteht die Filtereinrichtung aus einem Gehäuse 12 mit einem Zulauf 13 für das zu filternde Medium und einem Auslauf 14 für das gereinigte Produkt. Ein zylindrischer Schmutz- oder Partikelfilter 15 umschließt koaxial einen austauschbaren wasseraufnehmenden Filter 16, der in einem Lochblechzylinder 17 poröses Material 18 enthält, das als Trägermaterial für die quellfähige Substanz 9 dient. Außerdem enthält die Filtereinrichtung eine Magnetkerze 19 zum Entfernen metallischer Bestandteile. Das zu reinigende Medium gelangt durch den Einlass 13 und tritt durch den wasseraufnehmenden Filter 16 hindurch, bevor es über einen kleinen Freiraum 20 in die gefalteten Filterlagen des Schmutz- oder Partikelfilters 15 gelangt und auf der Sauberseite 21 bis zum Auslauf 14 gelangt und durch diesen austritt. In a further embodiment of the invention according to FIG. 4, the filter device consists of a housing 12 with an inlet 13 for the medium to be filtered and an outlet 14 for the cleaned product. A cylindrical dirt or particle filter 15 coaxially encloses an exchangeable water-absorbing filter 16 , which contains porous material 18 in a perforated plate cylinder 17 , which serves as a carrier material for the swellable substance 9 . In addition, the filter device contains a magnetic candle 19 for removing metallic components. The medium to be cleaned passes through the inlet 13 and passes through the water-absorbing filter 16 before it reaches the folded filter layers of the dirt or particle filter 15 via a small free space 20 and on the clean side 21 reaches the outlet 14 and exits through it ,

Claims

1. Filter device for taking up particles and water with a multilayer structure for filtering the particles and a swellable substance for taking up the water, characterized in that the swellable substance ( 9 ) is introduced into swelling spaces which are between at least two layers ( 3 , 4 , 5 ) of the multilayer structure are provided.

2. Filter device according to claim 1, characterized in that the swellable substance ( 9 ) is distributed in granular form evenly between at least two layers ( 3 , 4 , 5 ).

3. Filter device according to claim 1, characterized in that the swellable substance ( 9 ) in fiber form is distributed uniformly between at least two layers ( 3 , 4 , 5 ).

4. Filter device according to one of claims 1 to 3, characterized in that pores of porous material serve as source spaces, which is evenly distributed between at least two layers ( 3 , 4 , 5 ) of the multilayer structure.

5. Filter device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layers ( 3 , 4 , 5 ) lying flat against one another, are arranged in a pleated form.

6. Filter device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a, consisting of a multilayer structure external filter ( 2 ) encloses a cylindrical cavity ( 10 ) into which a further multilayer structure of an inner filter is used, the inner and / or the external filter contains the swellable substance ( 9 ) between at least two layers of the respective multilayer structure.

7. Filter device according to claim 6, characterized in that the layers ( 3 , 4 , 5 ) of the outer filter serve as a support element for the layers of the inner filter.

8. Filter device according to claim 6, characterized characterized in that the layers of the inner filter by a Support cylinder is enclosed.

9. Filter device for receiving particles and water with a multi-layer structure for filtering the particles and a swellable substance for absorbing the water, characterized in that a particle filter ( 2 ) formed by the multi-layer structure, a cylindrical cavity for receiving a porous material ( 18 ), the pores of which serve as swelling spaces for the swellable substance ( 9 ) contained therein.

10. Filter device according to claim 9, characterized in that the porous material ( 17 ) is accommodated in an exchangeable cylindrical vessel, the vessel wall of which is permeable to a medium to be filtered.

11. Filter device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the swellable substance ( 9 ) is a biologically produced product.

12. Filter device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the swellable substance ( 9 ) is a chemically produced product.