DE102009054084A1

DE102009054084A1 - Wechselpatronenfilter

Info

Publication number: DE102009054084A1
Application number: DE200910054084
Authority: DE
Inventors: Jochen Veit; Thomas Schäfer; Peter Rudolph; Stephan Rudolph; Philipp Rudolph
Original assignee: Eoil Automotive & Technologies GmbH; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Eoil Automotive & Technologies GmbH; Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Offenbart ist ein Wechselpatronenfilter zur Filterung von Hydrauliköl oder Kraftstoff mit einem Gehäuse und einem darin aufgenommenen Filterelement, das eine Tiefenfilterkerze ist, die mehrere Lagen eines Filtermaterials oder verschiedener Filtermaterialien haben kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselpatronenfilter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Wechselpatronenfilter werden z. B. für hydraulische Anwendungen eingesetzt und haben ein topfförmiges Gehäuse, in das etwa konzentrisch ein hohlzylindrisches Filterelement eingesetzt ist. Ein zu filterndes Fluid strömt durch einen Gehäusedeckel und durch einen zwischen dem Gehäuse und dem Filterelement gebildeten Zulaufraum. Von dort strömt das Fluid im Wesentlichen radial nach innen durch das Filterelement in eine zentralen Ablaufraum. Vom Ablaufraum verläuft die Strömungsrichtung zurück zum Gehäusedeckel und dort durch einen zentralen Ablaufanschluss.
Als Filterelemente sind sternförmig gefaltete Papierfilter bekannt, die im Gehäuses eingesetzt sind und vom zu filternden Fluid von außen nach innen durchströmt werden. Weit verbreitet ist zudem der Einsatz von Filtermaterialien aus Filterpapier, Microglasfaserpapier und Kunststoffvlies die in Kombination mit Filtermaterialien aus anderen Werkstoffen in Wechselpatronenfiltern verbaut sind.
In der Druckschrift DE 695 15 495 T2 ist ein Wechselpatronenfilter mit dem oben beschriebenen Aufbau gezeigt, dessen Filterelement aus Maschendraht besteht, wobei auch geschäumter Kunststoff vorgeschlagen wird.
Nachteilig an den genannten Wechselpatronenfiltern ist ihre begrenzte Schmutzaufnahme auf Grund der Oberflächenfiltration, bei der nur eine Filterschicht durchströmt wird.
Filtermaterialien aus Microglas erreichen durch ihre Faserstruktur eine Tiefenfiltration. Der Tiefenfiltereffekt dieser Materialien ist auf Grund der Dicke der Filtermaterialschicht jedoch nur gering ausgeprägt.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Wechselpatronenfilter mit erhöhter Schmutzaufnahme bei unveränderter Filterwirkung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 1.
Der erfindungsgemäße Wechselpatronenfilter hat ein Gehäuse und ein darin aufgenommenes von einem hydraulischen Öl oder von einem Kraftstoff durchströmbares Filterelement, das eine Tiefenfilterkerze ist. Hauptmerkmal einer Tiefenfilterkerze ist eine wesentlich größere Materialstärke im Vergleich zu einem konventionellen Filterelemenet in Sternfaltung. Dadurch ist eine wesentlich bessere Tiefenfiltration insgesamt möglich, so dass die Schmutzaufnahme des Wechselpatronenfilters bei unveränderter Filterwirkung erhöht ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Tiefenfilterkerze mehrere Lagen eines Filtermaterials oder verschiedener Filtermaterialien. Dadurch ist eine Stufenfiltration möglich.
Das Filtermaterial kann organisch, synthetisch oder anorganisch sein.
Wenn die Lagen gewickelt sind, können sie aus einem einteiligen Gewebe bestehen, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert ist.
Je nach Anwendungsfall haben die Lagen entweder etwa gleiche Dicke und/oder etwa gleiche Porosität, oder – bezogen auf eine Filterlängsachse – innere Lagen haben geringere Dicke und/oder geringere Porosität als äußere Lagen. Mit dem letzteren Ausführungsbeispiel ist eine Stufenfiltration möglich, bei der Partikel verschiedener Größe in den verscheiden Lagen zurückgehalten werden.
Es wird bevorzugt, wenn das Filtermaterial aus Vliesstoff ist, der aus Polypropylen, Polyamid oder Polyester bestehen kann.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Vliesstoff aus Biokomponentenfasern insbesondere aus Polyolefinfasern gefertigt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lagen aus anorganischem Microglasfaserpapier gefertigt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wechselpatronenfilters hat das Gehäuse einen etwa zylindrischen Gehäusemantel, wobei die Tiefenfilterkerze eine etwa hohlzylindrische Form hat und etwa konzentrisch im Gehäusemantel angeordnet ist.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die Tiefenfilterkerze Stege hat, die sich radial zu einer Innenwand des Gehäusemantels erstrecken. Über diese wird die Tiefenfilterkerze radial im Gehäuse gehaltert.
Zur Verbesserung der Stabilität der Filterkerze wird in ihrem innerem Holhraum ein Stützrohr eingesetzt. Dieses Stützrohr ist vorzugsweise aus Metall in Form eines zylindrischen Lochbleches.
Alternativ kann das Stützrohr aus dem Werkstoff Polyester, Polyamid oder Polypropylen sein. Die Länge des Stützrohres entspricht derjenigen der Tiefenfilterkerze und wird vom hydraulischen Öl oder vom Kraftstoff durchströmt.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wechselpatronenfilters ist die Tiefenfilterkerze aus einem Monofilamentfaden gebildet, der auf das Stützrohr aufgewickelt ist.
Es wird bevorzugt, wenn Abscheidegrade durch die Tiefenfilterkerze für Partikel > 3 μm und/oder für Partikel > 5 μm und/oder für Partikel > 10 μm und/oder für Partikel > 20 μm und/oder für Partikel > 50 μm jeweils mindestens 99,90% betragen.
Im Folgenden wird anhand einer einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselpatronenfilters in einer seitlichen teils geschnittenen Ansicht.
Das Wechselpatronenfilter hat ein topfförmiges Gehäuse mit einem etwa kreiszylindrischen Gehäusemantel 1 und einem an dessen (in der Figur) unteren Stirnseite angeordneten Gehäuseboden 2. Das Gehäuse 1, 2 ist als einteiliges Tiefziehteil ausgebildet. An der (in der Figur) oberen Stirnseite des Gehäusemantels 1 ist ein Gehäusedeckel 4 angeordnet und mit dem Gehäusemantel 1 dicht verbunden.
In dem so gebildeten Gehäuse 1, 2, 4 ist eine etwa hohlzylindrische Filterkerze angeordnet, die aus vier ineinander bzw. übereinander gewickelten Vlieslagen 6a, 6b, 6c, 6d besteht. Diese sind auf ein hohlzylindrisches Stützrohr 8 aufgewickelt, das aus perforiertem Lochblech gefertigt ist. Das Stützrohr 8, die Vlieslagen 6a, 6b, 6c, 6d und der Gehäusemantel 1 sind konzentrisch um eine Filterlängsachse 10 angeordnet.
Die Vlieslagen 6a, 6b, 6c, 6d sind durch ein Aufwickeln einer entsprechend langen Vliesbahn auf dem Stützrohr 8 hergestellt. Dabei haben die Vlieslagen 6a, 6b, 6c, 6d von innen nach außen eine zunehmende Porösität und Dicke. Damit ist als Filterelement eine Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d, 8 geschaffen, die bei einer weitgehend radialen Durchströmung von außen nach innen zunehmend kleine zu filternde Partikel zurückhält, wobei die Standzeit des Wechselpatronenfilters mit Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d, 8 gegenüber herkömmlichen Wechselpatronenfiltern verlängert ist.
In axialer Richtung entlang der Filterlängsachse 10 ist die Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d, 8 über eine Andruckfeder 12 und über ein unteres Halteteil 14 gegen ein oberes Halteteil 16 vorgespannt, das sich über eine Profildichtung 18 am Gehäusedeckel 4 abstützt. Die beiden Halteteile 14, 16 haben jeweils eine ringförmige Vertiefung 14a, 16a, in der die jeweilige Stirnseite der Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d, 8 eingesetzt ist. Das obere Halteteil 16 hat einige am Umfang verteilte Stege, von denen in der Figur nur ein Steg 20 gezeigt ist. Diese erstrecken sich vom oberen Halteteil 16 radial nach außen und liegen an einer Innenwand des Gehäusemantels 1 an. Die Stege 20 dienen zum radialen Abstützen der Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d, 8.
An der dem Gehäusedeckel 4 zugewandten Seite des oberen Halteteils 16 und an der dem Gehäuseboden 2 zugewandten Seite des unteren Halteteils 14 ist jeweils ein ringförmiger in Richtung der Filterlängsachse 10 sich erstreckender Vorsprung 14b, 16b ausgebildet. Der Vorsprung 14b des unteren Halteteils 14 umfasst einen Endabschnitt der Andruckfeder 12, während der Vorsprung 16b des oberen Halteteils 16 einen Endabschnitt der Profildichtung 18 fest umgreift. Die Profildichtung 18 ist etwa hohlzylindrisch bzw. ringförmig ausgebildet und über die Kraft der Andruckfeder 12 zwischen dem oberen Halteteil 16 und dem Gehäusedeckel 4 eingespannt. Sie trennt somit einen Zulaufraum 24, in dem zu filterndes Fluid aufgenommen ist, von einem Ablaufraum 26, in dem gefiltertes Fluid aufgenommen ist.
Die Tiefenfilterkerze 6a, 6b, 6c, 6d mit dem inneren Stützrohr 8 ist mit den Halteteilen 14, 16 über einen Filterklebstoff, flüssigkeitsdicht verbunden.
Über mehrere am Umfang des Gehäusedeckel 4 verteilte Zulaufbohrungen, von denen in der Figur nur zwei Zulaufbohrungen 28 dargestellt sind, strömt das zu filternde Fluid in den Zulaufraum 24, durch die verschiedenen Vlieslagen 6a, 6b, 6c, 6d mit abnehmender Porösität und Dicke, durch das Stützrohr 8, durch den Ablaufraum 26 und durch einen Ablaufanschluss 30, der konzentrisch in der Mitte des Gehäusedeckels 4 ausgebildet ist. Die Zulaufbohrungen 28 und der Ablaufanschluss 30 sind dabei im Inneren eines Dichtungsrings 32 angeordnet, der an einer Oberseite des Gehäusedeckels 4 befestigt ist und den erfindungsgemäßen Wechselpatronenfilter gegen ein (nicht gezeigtes hydraulisches System) abdichtet.
In einem anderen ausführungsgemäßen Beispiel besteht die Filterkerze aus mindestens zwei oder aus mehr als vier verschiedenen Schichten an Filtermaterial.
Weiterhin kann die Filterkerze aus einem einzigen Vlies mit gleicher Porosität gewickelt sein.
Der erfindungsgemäße Wechselpatronenfilter mit Tiefenfilterkerze kann neben hydraulischen Druckmitteln auch für Kraftstoffe auf Pflanzenölbasis eingesetzt werden.
Offenbart ist ein Wechselpatronenfilter zur Filterung von Hydrauliköl oder Kraftstoff mit einem Gehäuse und einem darin aufgenommenen Filterelement, das eine Tiefenfilterkerze ist, die mehrere Lagen eines Filtermaterials oder verschiedener Filtermaterialien haben kann.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusemantel
2: Gehäuseboden
4: Gehäusedeckel
6a, 6b, 6c, 6d: Vlieslage
8: Stützrohr
10: Filterlängsachse
12: Andruckfeder
14: unteres Halteteil
16: oberes Halteteil
14a, 16a: Ausnehmung
14b, 16b: Vorsprung
18: Profildichtung
20: Steg
24: Zulaufraum
26: Ablaufraum
28: Zulaufbohrung
30: Ablaufanschluss
32: Dichtring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69515495 T2 [0004]

Claims

Wechselpatronenfilter mit einem Gehäuse (1, 2, 4) und einem darin aufgenommenen Filterelement, der von einem hydraulischen Öl oder von einem Kraftstoff durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement eine Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 1, wobei die Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) mehrere Lagen (6a, 6b, 6c, 6d) eines Filtermaterials oder verschiedener Filtermaterialien hat.
Wechselpatronenfilter nach einem der Patentanspruch 2, wobei das Filtermaterial organisch, synthetisch oder anorganisch ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei die Lagen (6a, 6b, 6c, 6d) gewickelt sind.
Wechselpatronenfilter nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei die Lagen etwa gleiche Dicke und/oder etwa gleiche Porosität haben.
Wechselpatronenfilter nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei bezogen auf eine Filterlängsachse (10) innere Lagen (6a, 6b) geringere Dicke und/oder geringere Porosität als äußere Lagen (6c, 6d) haben.
Wechselpatronenfilter nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei das Filtermaterial aus Vliesstoff ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 7, wobei der Vliesstoff aus Polypropylen, Polyamid oder Polyester besteht.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 7, wobei der Vliesstoff aus Biokomponentenfasern insbesondere aus Polyolefinfasern gefertigt ist.
Wechselpatronenfilter nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei die Lagen aus anorganischem Microglasfaserpapier gefertigt sind.
Wechselpatronenfilter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Gehäuse (1, 2, 4) einen etwa zylindrischen Gehäusemantel (1) aufweist, und wobei die Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) eine etwa hohlzylindrische Form aufweist und etwa konzentrisch im Gehäusemantel (1) angeordnet ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 11, wobei die Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) Stege (20) hat, die sich radial zu einer Innenwand des Gehäusemantels (1) erstrecken.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei die Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) ein Stützrohr (8) hat, dessen Länge etwa derjenigen der Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) entspricht, und das vom hydraulischen Öl oder vom Kraftstoff durchströmbar ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 13, wobei das Stützrohr (8) im Innern der Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) angeordnet ist und aus Kunststoff, insbesondere Polyamid oder Polypropylen, besteht
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 13, wobei das Stützrohr (8) im Innern der Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) angeordnet ist und als perforiertes Lochblech aus Metall ausgebildet ist.
Wechselpatronenfilter nach Patentanspruch 13 bis 15, wobei die Tiefenfilterkerze aus einem Monofilamentfaden gebildet ist, der auf das Stützrohr aufgewickelt ist.
Wechselpatronenfilter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Abscheidegrade durch die Tiefenfilterkerze (6a, 6b, 6c, 6d, 8) für Partikel > 3 μm und/oder für Partikel > 5 μm und/oder für Partikel > 10 μm und/oder für Partikel > 20 μm und/oder für Partikel > 50 μm jeweils mindestens 99,9% betragen.