DE102008029443A1

DE102008029443A1 - Filterbahn für die Filtration von Fluiden

Info

Publication number: DE102008029443A1
Application number: DE200810029443
Authority: DE
Inventors: Matthias Schwender; Andreas Schmitz; Edwin Koch; Claudia Brocker
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-14

Abstract

Eine Filterbahn (1) für die Filtration von Fluiden, wie Hydrauliköl, mit mindestens einer Filterlage (23) flächenförmiger Ausdehnung, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der jeweils eingesetzten Filterlagen (23) mit zumindest einem elektrischen Leitermedium (29) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterbahn für die Filtration von Fluiden, wie Hydrauliköl, mit mindestens einer Filterlage flächenförmiger Ausdehnung.
Filterbahnen, die Filterlagen und/oder Strukturlagen vorgebbarer Flächenausdehnung aufweisen und zur Filtration von Fluiden wie Hydrauliköl, Kraft- oder Schmierstoffen bei Hydraulikanlagen oder Kraftanlagen eingesetzt werden, sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen dem Fachmann bekannt und auf dem Markt frei erhältlich. Überwiegend bilden derartige Filterbahnen Filterelemente in Form eines Filterzylinders, der aus einer Folge von nebeneinander liegenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Falten der Filterbahn gebildet ist. Das so gebildete gefaltete Element, das man in der Fachsprache auch als Filtermatte bezeichnet, bildet, wenn es für den Filtrationsvorgang in ein Filtergehäuse eingebaut ist, das die Reinseite und die Schmutzseite voneinander trennende, vom zu reinigenden Fluid durchströmbare Filtermedium.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Filterbahn zur Verfügung zu stellen, die über die eigentliche Filterfunktion, d. h. Filterfeinheit, Reinigungs- und Abscheiderwirkung, β-Wert der Filterleistung und dergleichen, hinausgehend, erweiterte Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten bietet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filterbahn gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 zumindest ein Teil der jeweils eingesetzten Filterlagen der Filterbahn mit zumindest einem elektrischen Leitermedium versehen ist, lassen sich unmittelbar in dem aus der Filterbahn gebildeten Filterelement Zusatzfunktionen realisieren. Durch Kontaktierung des betreffenden Leitermediums mit einem elektrischen Schaltungs- und/oder Versorgungssystem sind sowohl eine Datenübertragung, beispielsweise für eine Erkennung von Zustandsgrößen der Filterbahn oder des Fluides, als auch eine Energieübertragung möglich.
Vorzugsweise ist das Leitermedium durch zumindest einen Strang aus elektrisch leitfähigem Material gebildet. Die Kontaktierung derartiger Stränge derart, dass sie einen durchgehenden Strompfad für Messstrom oder Versorgungsstrom bilden, ermöglicht durch Erfassung des Widerstandsverhaltens eine Zustandsüberwachung, worauf unten näher eingegangen ist.
Mit besonderem Vorteil können derartige Stränge zur Bildung einer die Beheizung der betreffenden Filteranlage veranlassenden Heizeinrichtung jeweils Heizleiter bilden. Auf besonders einfache und vorteilhafte Weise lassen sich dadurch die Probleme aus der Welt schaffen, die üblicherweise bei Anlagen an Kalttemperaturstandorten auftreten, bei denen Fluide mit temperaturabhängiger Viskosität benutzt werden. In starker Maße treten solche Probleme bei Windkraftanlagen an frostgefährdeten Standorten auf. Um deren Betriebszeit auf den Winter auszudehnen, erfolgt üblicherweise eine Beheizung von Komponenten der Ölanlagen der Windkraftgetriebe, wobei Heizstäbe im Hydrauliktank, eine Heizhaube für die Hydropumpe und Heizeinrichtungen für Schlauchleitungen üblicherweise vorgesehen sind. Trotz dieser Maßnahmen besteht jedoch beim Anfahren der Anlagen unter Kaltstartbedingungen die Gefahr, dass Hydrauliköl, das sich noch vollständig kalt in einem unbeheizten Filter befindet, aufgrund der extrem hohen Ölviskosität das Filterelement beschädigt, beispielsweise durch Verformung der Faltenstruktur. Durch die direkte Beheizung des unmittelbar am Filterelement befindlichen Öles und der dadurch bewirkten Viskositätssteuerung sind Kaltstartprobleme, wie Gefahr der Beschädigung des Filterelementes oder Ansprechen des Bypassventiles, weitestgehend vermieden.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die betreffende Filterlage ein Gewebe mit darin eingewebten leitfähigen Strängen, wobei die Stränge in Schuss- und/oder in Kettrichtung eingewebte Heizleiter bilden können. Wenn die Heizleiter durch metallische Heizdrähte gebildet sind, lassen sich nicht nur verhältnismäßig hohe Heizleistungen realisieren, sondern innerhalb des Mehrlagenaufbaus der Filterbahn kann die mit eingewebten Metalldrähten versehene Lage auch in der Art einer Strukturlage oder Stützlage zur Strukturfestigkeit der Filterbahn beitragen.
Wenn es zweckmäßig ist, beispielsweise wenn die die Heizdrähte aufweisende Lage an eine metallische Struktur, etwa ein Drahtgitter, angrenzt, kann für die Heizleiter eine isolierende Beschichtung, beispielsweise aus Polyurethan, vorgesehen sein.
Gemäß dem Patentanspruch 9 ist Gegenstand der Erfindung auch ein Filterelement, das eine Filterbahn entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, die zwischen beidseitig vorgesehenen Endkappen einen inneren Filterhohlraum umgibt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 in teilweise aufgeschnittener Darstellung den oberen Teil eines Filterelementes mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filterbahn;
2 eine gegenüber 1 in etwas kleinerem Maßstab gezeichnete Draufsicht lediglich der Filterbahn;
3 eine gegenüber der praktischen Ausführungsform stark vergrößert gezeichneter Teilabschnitt einer Filterlage der Filterbahn von 1 und 2 und
4 und 5 stark schematisch vereinfacht dargestellte Funktionsskizzen zur Verdeutlichung zweier unterschiedlicher Möglichkeiten der Kontaktierung elektrisch leitfähiger Stränge in Filterlagen von Ausführungsbeispielen der Filterbahn.
Das in der 1 teilweise dargestellte Filterelement weist als Filterbauteil eine Filterbahn 1 mit vorgebbaren Filtereigenschaften auf. Eine solche Filterbahn kann zylindrisch ausgebildet sein oder wie in der 1 dargestellt plissiert sein mit einzelnen Filterfalten 3, die in dichter Packungsfolge sich zwischen einem inneren fluiddurchlässigen Stützrohr 5 erstrecken, sowie zwischen einem äußeren zylindrischen Gehäusemantel 7, der gleichfalls fluiddurchlässig ist. Der besseren Darstellung wegen sind die einzelnen Filterfalten teilweise auseindergezogen dargestellt, und der Einzellagenaufbau der plissierten Filterbahn 1 ergibt sich aus der dem Betrachter zugewandten Teildarstellung.
Bei derart aufgebauten Filterelementen besteht die Filterbahn 1 üblicherweise aus einer ersten Lage Stützgewebe 9, einer zweiten Lage 11 als Schutzvlies, einer dritten Lage 13 als Hauptvlies; gegebenenfalls einer weiteren nicht dargestellten Lage eines sich anschließenden Schutzvlieses und jedenfalls einer vierten Lage eines erneuten, innenumfangsseitig verlaufenden Stützgewebes 15. Die genannten Stützgewebe 9, 15 können aus einem Kunststoffgitter oder einem Kunststoffgewebe bestehen. Die Schutzvlieslage 11 besteht regelmäßig aus einem Kunststoffvlies, und die Hauptvlieslage 13 besteht aus Materialien wie Glasfaserpapier, synthetischem Filtermaterial (Meltblown-Fasern) sowie Zellulosepapier. Die genannten Lagen können auch aus sogenannten Composite-Materialien gleicher oder verschiedener Art aufgebaut sein. Ein derartiger Aufbau ist bei hydraulischen Filterelementen üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr weiter eingegangen wird.
Die 2 zeigt in Draufsicht die Filterbahn 1 gesondert in Form eines kreiszylinderförmigen, plissierten, aus aneinander liegenden Falten 3 (nicht sämtliche beziffert) gebildeten Hohlkörpers, der bei dem in 1 teilweise dargestellten Filterelement das innere Stütztrohr 5 umgibt, innerhalb dessen sich beim Filtrationsvorgang die Reinseite 17 befindet. An dem in 1 gezeigten, oberen Ende ist der Filterhohlraum durch eine Endkappe 19 abgeschlossen, in der ein Bypassventil 21 bei Druckbetätigung einen Durchtritt von der inneren Reinseite 17 zur außerhalb der Ummantelung 7 gelegenen Schmutzseite ermöglicht.
Die 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer als Gewebelage gebildeten Filterlage 23 als Bestandteil der Filterbahn 1. Dabei handelt es sich um ein einfaches Kunststoffgewebe mit Kettfäden 25 (nicht sämtlich beziffert) und Schussfäden 27. Als zusätzliche Schussfäden sind Metalldrähte 29 eingewebt, die auch, anders als in 3 dargestellt, einen jeweiligen Schussfaden 27 ersetzen könnten. Anstelle der Benutzung von Drähten 29 als elektrisch leitende, in das Gewebe eingewebte Stränge könnten andere Leitermedien vorgesehen sein, beispielsweise in Form elektrisch leitender Kunststoffstränge oder anderes. Insbesondere bei Verwendung metallischer Drähte 29 kann eine isolierende Beschichtung auf den Drähten aufgebracht sein, etwa aus Polyurethan oder Polyesterimid.
Je nach Kontaktierung und Dimensionierung der elektrischen Leitermedien lassen sich gewünschte Funktionen der Filterlage 23 realisieren. 4 und 5 zeigen zwei verschiedene Möglichkeiten der Kontaktierung. Die 4 verdeutlicht einen Anschluss jedes Leitermediums, beispielsweise in Form der Drähte 29, an beiden Leiterenden durch Kupferstreifen 31, die beispielsweise als Kettstränge in ein Gewebe, wie in 3 gezeigt, eingewebt sein können. Dadurch bildet jeder Leiter (Draht 29) einen durchgehenden Strompfad für eine Einspeisung über die Streifen 31 zur Realisierung mehrerer Funktionen. In erster Linie können die Drähte 29 Heizdrähte für die elektrische Direktbeheizung der Filterlage 23 und damit des betreffenden Filterelementes 1 bilden, wodurch die oben erwähnte Vorteile für Kalttemperaturbetrieb resultieren. Zusätzlich oder anstelle der Heizungsfunktion kann eine derartige Filterlage aufgrund der Messung des elektrischen Widerstandes auf Basis des Temperaturkoeffizienten des Leitermaterials zur Temperaturmessung dienen. Die Überwachung des Widerstandsverhaltens kann darüber hinaus eine Überwachung der betreffenden Filterbahn hinsichtlich möglicher Durchbrüche ermöglichen. Das Reißen von Heizdrähten, das durch Widerstandsmessung erkannt wird, zeigt Durchbrüche in der Filterbahn an. Insbesondere bei einzelner Anschlusskontaktierung der Drähte 29 sind örtliche Durchbrüche durch Anstieg des Widerstandes ins Unendliche kenntlich.
Bei der in 5 verdeutlichten Kontaktierung der Drähte 29, wobei keine durchgehenden Strompfade gebildet werden, bildet die betreffende Filterlage einen elektrischen Kondensator mit vom Dielektrikum getrennten Anschlüssen, beispielsweise in Form der Kupferstreifen 31 in 5. Das Dielektrikum ist im Betrieb durch das Hydrauliköl gebildet. Da sich die dielektrischen Eigenschaften von Öl und Wasser unterscheiden, kann man so über die Impedanz den Wassergehalt des Hydrauliköles feststellen.
Innerhalb des Aufbaus einer Filterbahn 1 aus mehreren Filterlagen 23 können mit elektrischen Leitermedien versehene Filterlagen 23 sowohl mit Kontaktierung nach Art der 4 als auch nach Art der 5 oder mit Filterlagen beider Kontaktierungsarten versehen sein. Die Anschlussverbindung zum außerhalb des Filterelementes liegenden elektrischen System kann auf verschiedene geeignete Weisen erfolgen, beispielsweise über einen Port eines betreffenden Filtergehäuses, wobei der Zugang zur Filterbahn 1 über eine Endkappe des Filterelementes erfolgen kann, beispielsweise über die in 1 nicht gezeigte untere Endkappe, die der oberen Endkappe 19 mit dem Bypassventil 21 entgegengesetzt ist.

Claims

Filterbahn (1) für die Filtration von Fluiden, wie Hydrauliköl, mit mindestens einer Filterlage (23) flächenförmiger Ausdehnung, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der jeweils eingesetzten Filterlagen (23) mit zumindest einem elektrischen Leitermedium (29) versehen ist.
Filterbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitermedium durch zumindest einen Strang (29) aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist.
Filterbahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer die Beheizung der betreffenden Filterlage (23) veranlassenden Heizeinrichtung der jeweils leitfähige Strang (29) einen Heizleiter bildet.
Filterbahn nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Filterlage (23) ein Gewebe (25, 27) mit darin eingewebten leitfähigen Strängen (29) ist.
Filterbahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge in Schuss- und/oder in Kettrichtung in die Filterlage (23) eingewebte Heizleiter (29) bilden.
Filterbahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter durch metallische Heizdrähte (29) gebildet sind.
Filterbahn nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter (29) eine isolierende Beschichtung, etwa aus Polyurethan, aufweisen.
Filterbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mehrlagiges, insbesondere gefaltetes Filterpaket (1, 3) bildet.
Filterelement mit einer Filterbahn (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die zwischen beidseitig vorgesehenen Endkappen (19) einen inneren Filterhohlraum (17) umgibt.