DE1486819A1

DE1486819A1 - Fluessigkeitsfilter

Info

Publication number: DE1486819A1
Application number: DE19661486819
Authority: DE
Inventors: Brown Richard E
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1965-03-16
Filing date: 1966-03-15
Publication date: 1969-08-21
Also published as: BE677944A; NL6603431A; GB1064600A; US3379312A; FR1471470A

Description

Flüssigkeitsfilter

Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsfilter und insbesondere auf Flüssigkeitsfilter, die in der Leitung gereinigt -werden können.

Es ist seit langem bekannt, daß die Entfernung von Verschmutzungen aus Flüssigkeiten, die in hydraulisehen und in Schmiersystemen verwendet werden, insbesondere in solchen Systemen wie hydrostatischen Getrieben, hydraulischen Steuerkreisen, Flugzeughydraulikanlagen und Flugzeugschmiersystemen ganz erheblich den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Anlage und die Anwendungszeit der verwendeten Flüssigkeit erhöhen. Filteranlagen von vielfacher Gestaltung sind weit verbreitet. Die Ansammlung der Fremdstoffe oder Schmutzteilchen innerhalb der Filter führt zu einer Verzögerung der Flüssigkeitsströmung und erzeugt

Druokverluate

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Druckverluate in Systemen, in denen die hydraulischen Druckhöhen kritisch sein können· Weiterhin vermindern derartige Schmutzansammlungen die Fähigkeit des Filters", seine Reinigungsfunktion auszuüben. Bei den meisten Filtern ist es deshalb erforderlich, entweder von Zeit zu Zeit die mit Schmutz Geladenen Filterelemente zu entfernen, um diese Elemente zu reinigen oder periodisch die Filterelemente auszutauschen. Eine Reinigung der Filterelemente durch einen Austausch der Filterelemente oder durch eine Herausnahme der Filterelemente macht eine Abschaltung der Anlage erforderlich, in der derartige Filter eingebaut sind. Trotz größter Sorgfalt beim Ausbau oder beim Austausch der Filter wird immer einige Luft in das Hydrauliksystem eingeführt, wobei diese Luft in geschlossenen Systemen, wie beispielsweise bei hydraulischen Steuersystemen von Flugzeugen oder bei hydrostatischen Getrieben es erforderlich macht, daß die Leitungen entlüftet v/erden, wodurch die Ausfallzeit der hydraulischen Anlage noch verlängert wird.

Einige bekannte Filter weisen Kratzeinrichtungen auf, um periodisch die Verschmutzungen von einer Seite eines Filteraiebes zu entfernen. Obwohl einige dieser Vcr richtungen erfolgreich gearbeitet haben, sind diese Vorrichtungen doch nicht voll zufriedenstellend, da diese keinen ausreichenden Schutz gegen einen

909834/1139 Wiedereintritt

- 5 - ■
Wiedereintritt der Verschmutzungen "bieten.

Unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungen ist es ein wesentliches Ziel der Erfindung, verbesserte Filter zu schaffen, die in der Leitung gereinigt werden können, wodurch die Abschaltzeit der Anlage vermindert wird, die durch eine Entnahme oder durch einen Austausch der Filterelemente zum Zwecke der Reinigung benötigt wird.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Filter zu , schaffen, die Einrichtungen aufweisen, um die abgelösten Schmutzteilohen innerhalb des Filters vom Strömungsbereich der Flüssigkeit fortzuleiten, und in eine sogenannte Ruhezone zu leiten, aus der die Schmutzteilchen entfernt werden können, ohne daß dadurch die normale Strömung der Flüssigkeit im Filter gestört wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Filters, der Einrichtungen aufweist, um den Wiedereintritt von Verschmutzungen in die Flüssigkeit zu verhindern, wenn diese Verschmutzungen einmal zur sogenannten Ruhezone hin abgezogen sind.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, verbesserte

Filter 909834/1138

Filter zu schaffen, die die Möglichkeit ausschalten, daß Luft in ein geschlossenes Hydrauliksystem eingeleitet wird, wenn das Filterelement gereinigt wird, und die den Eintritt von Luft in das System auf ein Minimum herabsetzen, wenn die Schmutzteilchen ent-· fernt werden.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung dargelegt werden_e Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Filters, wobei der Schnitt durch die senkrechte Achse hindurch gelegt ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der schraubenförmigen Bürste,

Fig. 3 eine horizontale Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Filterkopfes,

Fig. 4 eine Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform eines Handgriffes und

Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen, die automatische und nichtmanuelle Einrichtungen zur Betätigung der Filtereinriohtung darstellen

Es 909834/1139

Es aei auf die fig. 1 und- 2 Bezug genommen. Der Filter 10, der in eingebautem Zuatand in der leitung gereinigt werden kann, weist ein metallischea Gehäuse 12 auf, welohes ein zylindrisches Filterelement 14 einschließt. Das Gehäuse 12 und das Filterelement 14 sind an einem Filterkopf 16 mittels einer Schraube 18 befestigt, die innerhalb eines eine Bürste tragenden Rohres 20 angeordnet ist» Das Filterelement 14 weist ein äußeres undurchlässiges Gehäuse 19 auf, eine mittlere ringförmige poröse Filtermasse 21 und ein zylindrisches Sieb 22 und dieses Filterelement kann so aufgebaut sein, wie es in der US-Patentschrift 2 423 547 beschrieben wird. Derartige Filtersiebe haben eine Oberfläche, die durch Walzen oder durch ein Kalandrieren abgeplattet oder geplättet ist, und diese Oberfläche kann mittels. Bürsten leioht gereinigt werden. Das Sieb erstreokt aioh über die Höhe des Filterelemeniies und ist mittels- Sohweißung oder Pressitz an einem Adapter 24 befestigt, der sioh von seinem engen Halsteil 26 aus und zwar von der öffnung 28 aus, naoh außen diagonal erweitert, um den äußeren umfang des Siebes 22 zu umfassen. Ein flansch 30, der eine Auslaßöffnung 31 aufweist, ist mittels PunktsQhweißung oder in anderer Weise am Adapter 24 befestigt, damit das Filterelement dioht passend um die kreisförmige Basis 32 des Filterkopfes sitzen kann. Bin Stift 34, der sich durch den Elansch hinduroh 909834/1139

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durch in den Filterkopf hinein erstreckt, verhindert eine Drehung des Filterelementes während der Reinigung, die noch beschrieben werden soll. Ein Dichtungsring 35 dichtet die Einrichtung ab«

Ein Bürstenstreifen 36, der in Pig. 2 dargestellt ist, ist schraubenförmig um das Rohr 20 herum angeordnet. Die Bürsten, die derart bemessen und angeordnet sind, daß sie sich in Anlage gegen den Piltersiebzylinder befinden, können aus irgend einem Easer- oder Borstenmaterial hergestellt werden, welches mit der Flüssigkeit verträglich ist, beispielsweise aus Messing, aus rostfreiem Stahl, aus Nylon, aus Schweineborsten usw. Die Eigenschaften der Bürsten v/erden duroh Paktoren wie die folgenden bestimmt, durch das Borstenmaterial, duroh die Anzahl von Windungen pro Längeneinheit und durch die Abbiegungen oder Verbiegungen der Borsten gegenüber den Siebmasehen durch ein Drehmoment, welches zur Drehung der Bürste aufgebracht wird.

Das Rohr 20 dreht sich an einer Spindel 38, die an beiden Enden mit einem Gewinde versehen ist. Die Spindel, die an der Basis des Gehäuses 12 mittels einer Mutter 40 befestigt ist, erstreckt sich durch das Rohr 20 hinduroh in einen mit einem Innengewinde versehenen Schaft 44 eines Handgriffes 46 hinein und

wird 909834/1139

■wird duroh eine Mutter 50 gehalten* Der Schaft ist am unteren Ende geschlitzt, um Ansätze 52 des Rohres 20 zu erfassen. Das. Rohr ist nach oben durch eine Feder 54 vorgespannt, um diese Antriebsverbindung zwischen dem Handgriff 4-6 und dem Rohr 20 aufrecht zu erhalten. Die Federvor spannung" Tiält den Anfang der Bürstenschraube bei 56 in Anlage gegen den obersten Teil der Oberfläche des Siebzylinders 22.

Normalerweise^ strömt die flüssigkeit durch den Filter wie folgt. Die Flüssigkeit strömt durch die Einlaßöffnung 58 des Filterkopfes 60 und durch die Öffnung 28

■ ' ' ·■■'■.'■ '.·■■ ■-.·■■ ■ ■' ■' be in den Zylinder, der vom Filtersieb 22 grenzt wird. Wenn sich die Flüssigkeit einmal in diesem Zylinder befindet, strömt die Flüssigkeit spiralförmig längs der Schraubenbürste nach unten, bis sie durch das Siltersieb hindurch gegangen ist. Die Strömung durch die Seitenwandung führt zu einer Ablagerung von Verschmutzung an der inneren Wanduättg des Filtersiebes. Die innere Oberfläche des Filters ist die sog, Schmutzseite des Filters. Wenn die Flüssigkeit einmal durch das Filtersieb hindurchgegangen ist, so tritt die Flüssigkeit in einen Ringraum ein, der als die saubere Seite des Filters bezeichnet werden kann« Dieser Ringraum liegt zwischen dem Filtersieb und dem Gehäuse 19 des Filterelementes· Die Flüssigkeit geht dann durch die Öffnung 31 hindurch und strömt durch eine weitere

Öffnung 909834/1139

Öffnung 62 zum Auslaß 64.

Da die Bürste schraubenförmig in Anlage gegen die innere Wandung des Siebzylinders gehalten ist, überstreicht eine Umdrehung der Bürste die gesamte innere Oberfläche dieses Siebes. Wenn sich der Filter in seiner normalen Stellung befindet, d.h. wenn die Achse des Siebzylinders senkreoht liegt, so richten die Schwerkraft und die Strömungskraftvektoren der einströmenden Flüssigkeit die freien Schmutzteilchen längs der Bürstenschraube nach unten und von der Strömungszone fort in die sogenannte Ruhezone unterhalb des Filterelementes. Falls gewünscht, können mehrere Windungen der Bürste vorgesehen sein, um die Schmutzteilchen schneller vom oberen Teil des Siebes in die sogenannte Ruheζone zu transportieren. Auf diese Weise ist es möglich, den Filter zu reinigen, ohne daß das Filtersieb aus dem Filtergehäuse herausgenommen wird. Die Reinigung erfolgt daduroh, daß lediglich die mit einem Handgriff versehene Bürste manuell einmal oder mehrmals gedreht wird. Das Pralloder Leitblech 68, welches zwischen der Vorspannungsfeder 54 und vorspringenden Ansätzen 70 des Rohres 20 angeordnet ist, verlängert die Zwischenräume zwischen den Reinigungszyklen und zwar dadurch, daß dieses leitblech einen Wiedereintritt der Schmutzteilohen

aus

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— y *"

aus der sogenannten Ruhezone in die Strömungszone verhindert. Ein Abzugshahn 66 ist am Boden des Behälters 12 vorgesehen und dieser Abzug ermöglich die Entfernung der freien Schmutzteilchen, was eine minimale Absohaltzeit zur Folge hat und wodurch der Lufteintritt ebenfalls auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Pig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Filterkopfes 72» der zusammen mit der Filtereinheit verwendet werden kann. Dieser Kopf 72 weist ein normalerweise geschlossenes Bypaßventil 74 auf und einen Druokabfailanzeiger 76. Das Bypaßventil 74 bildet eine Einrichtung, um die Flüssigkeit um das Filterelement herum zu führen, ohne die Strömung zu unterbrechen, falls dies wegen übermäßig großer Strömungsgeschwindigkeiten oder einer Blockierung des Filterelementes duroh unzureichende Wartung erforderlich sein sollte» Der Druckanzeiger 76 bildet eine Sichtanzeige für· den Fall, daß die Schmutzabsonderung am Filter bis zu einem Punkt fortgeschritten ist, bei welchem eine Reinigung erforderlioh ist. Diese Anzeige ist derart ausgebildet, daß sie geschaltet werden kann, wenn der Filterelementdruok ein vorbestimmtes' Druokinkrement übersteigt·

Die Filteranlage, die in Fig. 4 dargestellt ist, weist eine andere Ausführungsform eines HandgriffeaTB auf.

Bs 909834/1139

Ea ist eine angelenkte Kurbel dargestellt, die den in Pig. 1 dargestellten Handgriff ersetzt.

Es ist auch möglich, die Filteranlage mit nichtmanuellen Dreheinriohtungen zu verbinden, wie beispielsweise mit elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder mit wärmebetätigten Einrichtungen« Diese Einrichtungen können entweder automatisch oder haibautomatissch arbeiten»

In Mg. 5 ist eine automatische elektrische Einrichtung zur Drehung der Bürste dargestellt. Ein Fühlschalter 80 für Druckdifferenzen ist in Serie mit einer Spannungsquelle 82 und einem Elektromotor 84 geschaltet« Der Motor ist mit dem Bürstenantrieb über eine flexible Welle 86 verbunden. Wenn sich Schmutz— teilohen in ausreichender Weise niedergeschlagen haben, um einen vorbestimmten Druckabfall innerhalb

α des Filtergehäuses zu erzeugen, so wird der Druokdif-

ferentialschalter geschaltet und der Motor wird eingeschaltet. Der Motor dreht dann die Bürste, bis der ursprüngliche Leitungsdruek wieder eingestellt ist, wodurch der Kreis durch eine Öffnung des Differentialschalters wieder unterbrochen wird·

Bei dem in Fig. 6 dargestellten System ist der Druck-

differentiala ohalter 909834/1139

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differentialsohalter, der in ELg. 5 gezeigt ist, durch einen elektrischen Zeitgeher 88 ersetzt. Dieser Zeitgeber kann eingestellt werden, um das~"filtersieb periodisch /unabhängig vom abgetasteten Druckabfall zu reinigen. Andere Vorrichtungen können vorgesehen sein, um das erforderliche Drehmoment zur Drehung der Bürste aufzubringen und zu steuern.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüolie

1. Flüssigkeitsfilter, gekennzeichnet durch, ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, einen ringförmigen Filterkörper im Gehäuse, der sich vom ei-, nen Ende des Gehäuses zum anderen Ende des Gehäuses hin erstreckt, ein starres Filtersieb, welches die innere Oberfläche des Filterkörpers bildet, wobei der Einlaß mit dem Inneren des Filter-

™' körpers verbunden ist und wobei der Auslaß mit dem Filter verbunden ist, um die Flüssigkeit nach dem Durchgang durch den Filterkörper abzuleiten, eine schraubenförmige Abstreifvorrichtung, Einrichtungen, die diese Abstreifvorrichtung drehbar im Gehäuse derart halten, daß die Oberfläche der Abstreifvorrichtung am Sieb anliegt, um Verschmutzungen zu

entfernen, eine Schmutzteilchenaufnahmekammer am anderen Ende des Gehäuses, die außerhalb der Strö-

^ mungsbahn der Flüssigkeit durch den Filter angeorddnet ist.

2. Flüssigkeitsfilter gekennzeichnet durch ein Gehäuse, mit einem Einlaß und einem Auslaß an einem Ende des Gehäuses, einen ringförmigen Filterkörper, der

;■ im Gehäuse angeordnet ist und der sich von dem ei-

" nen Ende des Gehäuses zum anderen Ende des Gehäuses

■ hin erstreokt, ein starres Sieb, welches die innere

: . Oberfläche

Γ 909834/1139

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Oberfläche des Filterkörpers bildet, ein undurchlässiges Gehäuse, welches den äußeren Umfang des Jilterkörpers einschließt, wobei die Einlaßöffnung mit dem Inneren des Filterkörpers verbunden ist und wobei das Ende des Filterkörpera mit der Auslaßöffnung verbunden ist, eine schraubenförmig ausgebildete Abstreifeinrichtung, die drehbar im Gehäuse gelagert ist, wobei die Oberfläche dieser Abstreifvorrichtung gegen das Filtersieb anliegt, um Verschmutzungen zu entfernen, eine Schmutzteilohenaufnahmekammer am Ende des Gehäuses, die außerhalb der Strömungsbahn der Flüssigkeit duroh den Filter angeordnet ist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen außerhalb des Gehäuses vorgesehen sind, um die Abstreifvorrichtung zu drehen.

4. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und daß eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor und der Abstreifvorrichtung vorgesehen ist.

5· Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber vorgeshen ist, der den Motor zu vorbestimmten Zeitpunkten betätigt·

6.

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6x Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschalter vorgesehen ist, der den Druckunterachied zwischen der stromauf gelegenen Seite des Filterkörpers und der stromabgelegenen Seite des Filterkörpers abführt und daß dieser Schalter derart geschaltet ist, daß dieser den Motor betätigt, -wenn immer dieser Druckunterschied einen vorbestimmten Wert übersteigt«

7. Filter, gekennzeichnet durch ein Hauptgehäuse, welches an einem Ende einen Einlaß und einen Auslaß hat, einen ringförmigen Filterkörper, der innerhalb des Hauptgehäuses sitzt und der sich von einem Ende zum anderen erstreckt, ein starres Sieb, welches an der Innenseite des Filterkörpers angeordnet ist, ein undurchlässiges Filtergehäuse, welches den äußeren Umfang des Filterkörpers und das -^nde des Filterkörpers umgibt, wobei ein Ringraum zwischen dem Hauptgehäuse und dem Filtergehäuse gebildet iwrd, und wobei die Einlaßöffnung mit dem Innenraum des Filterkörpera verbunden- ist und wobei das Ende des Filterkörpers mit dem Auslaß verbunden ist, öine schraubenförmig gewundene Abstreifvorrichtung, die drehbar im Gehäuse gelagert ist, wobei eine Oberfläche dieser Abstreifvorrichtung gegen das Sieb anliegt, um Verschmutzungen zu entfernen, eine S ohmutzt eilchenaufnahmekammer an einem Ende des Gehäuses^, 909834/1139

häuses, die außerhalb der Strömungsbahn der Flüssigkeit durch den Filter angeordnet ist.

8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungskanal vorgesehen ist, der die Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbindet und daß ein Ventil in "diesem. Kanal angeordnet ist, damit Flüssigkeit durch diesen Kanal hindurchströmen kann, wenn der Druckunterschied zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite einen vorbestimmten Wert über-

steigt.

9. Flüssigkeitsfilter, gekennzeichnet durch ein Hauptgehäuse, welches einen Einlaß und einen Auslaß an einem Ende hat, einen ringförmigen Filterkörper, der im Hauptgehäuse angeordnet ist und der sich von einem Ende zum anderen Ende erstreckt, ein verhältnismäßig starres äieb, welches die innere Oberfläche des Filterkörpers bildet, ein undurchlässiges Filtergehäuse, welches den äußeren TJmfang des Filterkörpers umgibt und -welches das Ende des Filterkörpers abschließt, wobei ein Ringraum zwischen dem Hauptgehäuse und dem Filtergehäuse vorhanden ist und wobei die Einlaßöffnung mit dem Inneren des Filterkörpers verbunden ist und wobei das Ende des Filterkörpers mit dem Auslaß verbunden ist, eine schraubenförmig gewuncteaie Abstreifvorrichtung,

die 909834/1139

die drehbar im Gehäuse montiert ist und die eine Oberfläche aufweist, die gegen das Sieh anliegt, um die Schmutz teilchen von diesem zu entfernen, eine Schmutzteilchenaufnähmekammer, die am Ende_ des Hauptgehäuses, außerhalb der Strömungsbahn der Flüssigkeit durch den Filter angeordnet ist, ein konisches Leitblech, welches innerhalb der Kammer angeordnet ist, um abgelöste Schmutzteilchen nach unten zum äußeren Umfang der Kammer hin zu leiten, wobei ein Abzug an der Kammer angeordnet ist.

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