DE1461444B1

DE1461444B1 - Filtereinsatz

Info

Publication number: DE1461444B1
Application number: DE19641461444
Authority: DE
Inventors: Farris John A; Silverwater Bernard F; Leslie Seawert
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1963-02-19
Filing date: 1964-02-12
Publication date: 1971-01-28
Also published as: US3283902A; BE643046A; GB1042997A

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz mit einem Primärfilterelement und einem Sekundärfilterelement sowie einem den Zutritt zum Sekundärfilterelement regelnden Überdruckventil.
Filterelemente mit einem im Bedarfsfall sich selbsttätig zuschaltenden Reserve- oder Sekundärfilter sind bekannt (USA.-Patentschrift 2998 138). Beide Filterelemente können, brauchen jedoch nicht den gleichen Schmutzausscheidungsgrad haben, so daß die durch das zweite Element geförderte Filterströmung nach der Verstopfung des ersten Elements von gleicher Güte sein kann. Ferner hat das zweite Reservefilterelement eine nutzbare Lebensdauer, die unter normalen Betriebsbedingungen mehr als ausreichend ist, bis die Filtereinheit gewartet werden kann.
Ein ähnlicher Filtereinsatz, bei dem das Überdruckventil im Raum zwischen dem Primärfilterelement und dem Sekundärfilterelement angeordnet ist, ist aus der französischen Patentschrift 1 202936 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filtereinsatz der eingangs genannten Bauart zu verbessern, indem verhindert wird, daß die vom Primärfilterelement kommende Flüssigkeitsströmung senkrecht gegen die Filtratseite des Sekundärfilterelements auftrifft, um dort eine Richtungsänderung zu erfahren, bevor sie zum Filtratausgang weiterfließt.
Als Folge einer derartigen Richtungsänderung um 900 entsteht bei manchen Flüssigkeiten, z. B.
Schmierölen, ein lackartiger Überzug am Sekundärfilterelement, welcher die Brauchbarkeit des Sekundärfilterelements beeinträchtigen kann. Dadurch kann in Flugzeugen bei langen Flügen die Gefahr einer Verstopfung besonders groß werden. Auch wenn die Eintrittsseite des Sekundärfilterelements nur dem Filtrat des Primärfilterelements ausgesetzt wäre, ist die genannte Überzugsbildung möglich, da bei manchen Schmierölen als Folge der hohen Betriebstemperatur eine chemische Zersetzung eintritt, die zur Entstehung der den Überzug bildenden Stoffe führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Trennwand zwischen der Ausgangsseite des Primäffilterelements und der Eintrittsseite des Sekundärfilterelements liegt und mit dem stirnseitigen Ende des Primärfilterelements und mit dem entgegengesetzten stirnseitigen Ende des Sekundärfilterelements in dichter Verbindung steht, wobei das mit dem Primärfilterelement verbundene verlängerte Ende der Trennwand das Überdruckventil begrenzt.
Durch die Ausbildung nach der Erfindung wird verhindert, daß die vom Primärfilter austretende Strömung auf eine im wesentlichen quer zur Strömung liegende Filterfläche des Reservefllters auftrifft.
Zwar tritt auch in dem Filtereinsatz nach der Erfindung ein Vorbeiströmen von Flüssigkeit am Sekundärfilterelement auf, aber die Strömung an ihm erfolgt, dann wenn nur das Primärfilterelement arbeitet, nur an der Filtratseite im wesentlichen parallel zur Filterwand, wodurch kein Absetzen von Teilchen erfahrungsgemäß erfolgt. Es ist dabei eine laminare Strömung vorhanden, wobei die Grenzschicht, die direkt am Sekundärfilterelement anliegt, infolge ihrer niedrigeren Geschwindigkeit gegenüber dem zentralen Teil der Strömung einen höheren Druck aufweist.
Die Anordnung einer Trennwand zwischen konzentrisch zueinander angeordneten Primär- und Se- kundärfiltern ist an sich bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1732948), wobei die Trennwand an ihrem einen Ende ebenfalls mit dem anliegenden Ende des Reservefilters verbunden ist.
In der bekannten Anordnung hat jedoch die Trennwand eine andere Aufgabe als im Filtereinsatz nach der Erfindung. Sie dient dort zur Trennung der Einström- und Abströmseite der Filterelemente, so daß ohne Vorhandensein einer Trennwand im Gegensatz zur Filtereinsatzausbildung, von der die Erfindung ausgeht, eine Beaufschlagung beider Filterelemente nicht möglich wäre.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem, die Einströmseite des Sekundärfilterelements vor Ablagerungen zu schützen, wird durch die Anordnung der bereits angeführten USA.-Patentschrift 2998 138 zwangläufig ebenfalls gelöst, da hier bei abgeschaltetem Reservefilter infolge einer zentralen Ventilsitzanordnung die Einströmseite des Reservefilters von vornherein nicht mit der Trübe in Berührung stehen kann. Der äußere Filtereinsatz wird in radialer Richtung von außen nach innen und der innere Filtereinsatz in entgegengesetzter Richtung durchströmt.
Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht eines Filtereinsatzes nach der Erfindung im Längsschnitt, F i g. 2 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab der unteren Teile des Primärfilterelements und des Sekundärfilterelements und Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der oberen Teile des Primär- und des Sekundärfilterelements mit dem Verlauf der Umwegströmung, wenn das Überdruckventil geöffnet hat.
Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Filtereinsatz besitzt einen Kopf 1, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein kann und der eine Einlaßöffnung 2 sowie eine Auslaßöffnung 3 aufweist, welche zu einem inneren Einlaßkanal 4 und einem Auslaßkanal 5 führen, die beide in das Innere eines Filtergehäuses 6 münden, das mit einem Außengewinde in ein entsprechendes Innengewinde eines nach unten gerichteten Ansatze 7 des Filterkopfes eingeschraubt ist. Ein Dichtungsring 8 gewährleistet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Filtergehäuse und dem Kopf.
Im Filtergehäuse 6 ist außen ein Primärfilterelement 15 und innen zu diesem konzentrisch ein Sekundärfilterelement 16 angeordnet. Das äußere Filterelement 15 wird bei normaler Strömung verwendet. Das innere Filterelement 16 kann als Reservefilterelement dienen und arbeitet dann, wenn das Primärfilterelement 15 verstopft ist und das Überdruckventil öffnet. Beide Filterelemente sind zweckmäßig aus gewelltem Drahtgeflecht hergestellt.
Für das äußere Filterelement 15 kann ein Drahtgeflecht verwendet und für das innere Filterelement 16 ein gesintertes Drahtgeflecht verwendet werden, das in den USA.-Patentschriften 2 925 650, 3 049 796 beschrieben ist.
Das gewellte äußere Filterelement 15 wird zwischen einer oberen und einer unteren Endkappe 17 bzw. 18 gehalten. Die untere Endkappe 18 ruht, wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist, auf dem Boden des Filtergehäuses auf und liegt mit enger Passung gegen die Innenwand 19 des Bodens des Gehäuses 6 zur richtigen Anordnung und Halterung des äußeren Filterelements 15 an. Die untere Endkappe 18 ist mit einem sich nach oben erstreckenden Innenflansch ausgebildet und so bemessen, daß sie die Wellungen des Filterelements 15 innerhalb des im Gehäuse zur Verfügung stehenden Raumes begrenzt, wobei der Flansch mit einer waagerechten Leiste 20 endet, die eine Anzahl Öffnungen 46 trägt. Diese Leiste dient als Abstützung für eine Trennwand 21, die zwischen Primär- und Sekundärfilterelement angeordnet ist.
Dadurch entsteht ein Raum 41 zwischen der Trennwand 21 und dem Sekundärfilterelement 16, der oben radial weiter ausgedehnt ist als unten, und ein Raum 44 zwischen der Trennwand 21 und dem Primärfilterelement 15. Der untere Teil der Trennwand 21 ist mit einem nach innen gerichteten waagerechten Flansch versehen, der mit einer gestuften Leiste 22 endet, die nach oben durch eine ringförmige Platte 23 geschlossen ist, welche mit der Leiste einen ringförmigen Hohlraum 24 begrenzt. Die Platte 23 dient als Abstützung für das Sekundärfilterelement 16. Die Leiste 20 (welche einen Teil der Endkappe 18 bildet), die Trennwand 21 und die Endkappe 26 sind voneinander gesondert, wirken jedoch zur Abstützung und/oder Abdichtung zusammen.
Das gewellte innere Sekundärfilterelement 16 wird mit seinen Wellungen zwischen der oberen und der unteren Endkappe 25, 26 gehalten, wobei der ringförmige Hohlraum 24 so bemessen ist, daß die untere Endkappe 26 fest in ihrer Stellung innerhalb der rohrförmigen Trennwand 21 gehalten wird. Ein Dichtungsring 27 gewährleistet eine sichere Abdichtung zwischen dem ringförmigen Hohlraum 24 und der Endkappe 26. Jede der Endkappen 25, 26 ist mit einer zentralen Öffnung 28 bzw. 29 versehen, welche den Zugang zum Filtratkanal 30 ermöglicht, welcher durch das Sekundärfilterelement 16 begrenzt wird.
Beide Filterelemente 15 und 16 haben eine innere Abstützung in Form zylindrischer gelochter Rohre 50 und 51, die aus korrosionsbeständigem Stahl hergestellt sein können.
Das obere Ende der Trennwand 21 ist, wie am besten in F i g. 3 ersichtlich ist, mit einem sich nach außen und oben erstreckenden Flansch 31 versehen, dessen Ende einwärts gebogen ist, um einen Ring 33 in einer Nut 32 zu halten. Der Ring 33 hält die Trennwand 21 in einer Stellung am unteren Ende des Einlaßkanals 4 mit einem Spiel von wenigen zehntel Millimetern zwischen dem Ring 33 und dem Ansatz 35 des Kopfes. Dies ermöglicht ein geringfügiges Lecken von Flüssigkeit, die durch das Sekundärfilterelement 16 gefiltert wird und durch das Einsetzen einer Ringdichtung abgedichtet werden kann. Die Unterseite des Flansches 31 liegt am Innenumfang der oberen Endkappe 17 des Primärfllterelements 15 an, wobei ein Dichtungsring 49 eine sichere Abdichtung zwischen beiden gewährleistet. Der untere Ansatz 35 des Kopfes umschließt den Auslaßkanal 5.
Das obere Ende 36 der Endkappe 25 ist am Auslaßkanal 5 angeordnet und hat enge Passung mit der Wand des Kopfes. Durch einen Dichtungsring 37 wird eine sichere Abdichtung zwischen der Wand 34 und dem oberen Ende 36 der Endkappe 25 sichergestellt. Der Flansch 31 der Trennwand 21 dient zusammen mit der Unterseite des Ringes 33 als Abstützung für ein Tellerfederventil 40, welches als Überdruckventil zur Regelung der Strömung aus dem Einlaßkanal 4 zum Sekundärfilterelement 16 wirkt.
Das Ventil bildet in seiner in Fig. 1 gezeigten Schließstellung eine flüssigkeitsdichte Sperre für die Strömung zwischen dem Einlaßkanal 4 und dem Raum 41 zwischen der Trennwand 21 und dem Sekundärfilterelement 16. Infolgedessen wird in dieser Stellung die Flüssigkeit, die durch den Einlaßkanal 4 fließt, in den Raum 43 zwischen der Innenwand 19 des Filtergehäuses und der Außenseite des Primärfilterelements 15 geleitet. Der Verlauf dieser Flüssigkeitsströmung ist durch voll ausgezogene Linien in F i g. 1 angedeutet.
Wenn sich das Tellerfederventil in seiner in F i g. 3 gezeigten offenen Stellung befindet, kann die Flüssigkeit frei in den Raum 41 zwischen der Innenseite der Trennwand 21 und dem Sekundärfilterelement 16 eintreten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann sich das Tellerfederventil an seinem Innenumfang öffnen, wobei es sich in seine maximale Stellung öffnet, wenn ein bestimmter Druckunterschied zwischen dem Einlaßkanal 4 und dem Auslaßkanal 5 überschritten wird, welcher über das Sekundärfilterelement mit dem Raum 41 in Verbindung steht. Der hierdurch erhaltene Reserveweg der Flüssigkeitsströmung ist in F i g. 1 gestrichelt angegeben.
Die Wirkungsweise des Filtereinsatzes ist wie folgt: Bei der normalen Strömung der zu filternden Flüssigkeit (welche mit vollausgezogenen Linien angegeben ist) tritt die Flüssigkeit in den Filterkopf an der Einlaßöffnung 2 ein und nimmt ihren Weg durch den Einlaßkanal 4 und um den Flansch 31 herum, worauf sie in den Raum 43 eintritt, von dem aus sie durch das Primärfilterelement 15 strömt. Das Filtrat tritt in den Raum 44 an der Außenseite der Trennwand 21 ein und strömt dann durch eine der Öffnungen 46 in der Leiste 20 der Endkappe 18 in den Raum 47 am unteren Ende des Filtergehäuses. Hierauf fließt sie durch die Öffnung 29 in der Endkappe 26 des Sekundärfilterelements 16, tritt in den Filtratkanal 30 ein, von dem aus sie durch den Auslaßkanal 5 des Kopfes fließt und den Filtereinsatz verläßt.
Dieser Strömungsverlauf bleibt so lange aufrechterhalten, bis das Primärfilterelement 15 verstopft wird, beispielsweise durch das Entstehen einer Ablagerung oder eines lackartigen Überzugs auf der Filterfläche. Durch das Verstopfen des Primärfilterelements 15 fällt der Druck im Auslaßkanal 5 stark gegenüber dem Druck im Einlaßkanal 4 ab, bis schließlich der Druckunterschied, der zum Öffnen des Tellerfederventils 40 erforderlich ist, überschritten wird und das Ventil öffnet. Nachdem sich das Tellerfederventil 40 geöffnet hat, nimmt die Strömung der Flüssigkeit ihren Fortgang, tritt jedoch durch das Tellerfederventil hindurch und in den Raum 41 an der Innenseite des Rohres 50 ein, von welchem aus die Flüssigkeit in das Sekundärfilterelement 16 eintritt, von welchem aus die Flüssigkeit, wie vorher, in den Filtratkanal 30 gelangt und schließlich den Filtereinsatz verläßt. Auf diese Weise wird eine gefilterte Flüssigkeit trotz der Verstopfung des Primärfilterelements in bekannter Weise aufrechterhalten.
Da das Sekundärfilterelement einem Druckunterschied standhalten muß, der über den hinausgeht, welcher zur Betätigung des Tellerfederventils führt, wird hier ein robusteres Filtermaterial, als beim Primärfilterelement verwendet ist, bevorzugt.

Claims

Patentansprüche: 1. Filtereinsatz mit einem Primärfilterelement als Feinfilter und einem Sekundärfilterelement als Grobfilter sowie einem zwischen beiden Elemen ten angeordneten Überdruckventll, g e k e n n -zeichnet durch eine Trennwand (21), die zwischen der Ausgangsseite des radial außen liegenden Primärfilterelements und der Eintrittsseite des Sekundärfilterelements liegt und mit dem stirnseitigen Ende des Primärfilterelements (15) und mit dem entgegengesetzten stirnseitigen Ende des Sekundärfilterelements (16) in dichter Verbindung steht, wobei das mit dem Primärfilter element verbundene verlängerte Ende (31) der Trennwand (21) das Überdruckventil (40) begrenzt.
2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum axialen Filtratabfluß für beide Filterelemente nur ein zentrales perforiertes Rohr (51) dient.
3. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (21) oben und unten einen Flansch aufweist.
4. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (40) als Tellerventil ausgebildet ist.