DE202010017917U1

DE202010017917U1 - Filtermaterial sowie dieses enthaltendes Filterelement

Info

Publication number: DE202010017917U1
Application number: DE202010017917U
Authority: DE
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2013-02-11
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: DE102010025215A1

Abstract

Filtermaterial für Fluide, insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten, das plisseeartig gefaltet um ein Stützrohr (5) herumlegbar ist und ein vorzugsweise mehrlagig ausgebildetes Filtermedium (9) enthält, wobei an zumindest einer Seite des Filtermediums eine fluiddurchlässige Stützstruktur (11, 13) flächig anliegt, die elektrisch leitende Strukturelemente (15) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Strukturelemente durch zu den Plisseefalten (17) quer oder schräg verlaufenden Linienelemente (15) gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial für Fluide, insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten, das plisseeartig gefaltet um ein Stützrohr herumlegbar ist und ein vorzugsweise mehrlagig ausgebildetes Filtermedium enthält, wobei an zumindest einer Seite des Filtermediums eine fluiddurchlässige Stützstruktur flächig anliegt, die elektrisch leitende Strukturelemente enthält. Ferner betrifft die Erfindung ein ein derartiges Filtermaterial enthaltendes Filterelement.
Beim Stand der Technik kommen für die Filtration von Hydraulikflüssigkeiten hauptsächlich Filtermedien zum Einsatz, die Kunststoff (wie Polyester) Glasfaser oder Zellulose enthalten. Bei derartigen Materialien kommt es beim Fluiddurchtritt mit eventuell vorliegender partikulärer Verschmutzung des Fluides am Filtermedium zu elektrostatischen Aufladungen. Aufgrund so erzeugter Potentialunterschiede innerhalb des Filtermaterials kann es dann plötzlich zu Entladungen zwischen aufgeladenen Teilen des Filtermediums und elektrisch leitenden Komponenten, beispielsweise in Form eines metallischen Filtergehäuses kommen, in dem sich das Filtermaterial befindet. In der Folge kann es zu Funkenentladungen kommen, was im Hinblick auf die Brennbarkeit der zu filtrierenden Fluide, wie Hydrauliköl, Kraftstoffe oder dergleichen, nicht als unkritisch zu bewerten ist. Insbesondere können Funkenentladungen auch zu einer Schädigung des Öls sowie des empfindlichen Filtermediums führen. Ferner hat es sich gezeigt, dass durch elektrostatische Aufladungen von Ölmedien diese schneller altern und insoweit früher im Rahmen der Wartung zu tauschen sind.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist in EP 1 436 062 B1 vorgeschlagen, als Stützstruktur, die am Filtermedium flächig anliegt, ein Kunststoffgewebe vorzusehen, das Metallfäden enthält, die parallel zu den Falten des in der üblichen Weise plisseeartig gefalteten Filtermaterials verlaufen. Bei dieser Lösung, bei der die Metallfäden zur Längsachse des Filterelementes achsparallel von Endkappe zu Endkappe verlaufen, bildet zumindest eine der Endkappen das Kontaktstück für eine Kontaktierung der Metalldrähte. Dies bedeutet, dass für eine sichere Ladungsableitung zumindest eine Endkappe des Filterelementes, die mit einem geerdeten Bauteil der betreffenden Filtervorrichtung in Berührung ist, als Metallteil ausgeführt sein muss. Dies läuft jedoch dem heutigen Bestreben zuwider, dass aus Gewichtsgründen heraus sowie aus Gründen des Recyclings moderne Filterelemente zusehends, d. h. möglichst ausschließlich, aus Kunststoffmaterialien aufgebaut sein sollen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein demgegenüber verbesserte Eigenschaften aufweisendes Filtermaterial zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Filtermaterial gelöst, das die Merkmale des Schutzanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die elektrisch leitenden Bestandteile der Stützstruktur durch zu den Plisseefalten quer oder schräg verlaufende Linienelemente gebildet sind. Durch die quer zu den Falten verlaufende Richtung der leitfähigen Elemente, wobei ein senkrechter Verlauf bevorzugt ist, ist sichergestellt, dass sich leitfähige Elemente über sämtliche Faltengipfel erstrecken. Im Unterschied hierzu ist es bei der bekannten Lösung unwahrscheinlich, dass sich immer gerade der Metallfaden am äußersten Biegeradius der Falte befindet. Während man daher gezwungen ist, bei der bekannten Lösung eine oder beide Endkappen als Kontaktstück zur Kontaktierung der Metallfäden heranzuziehen, eröffnet sich bei der Erfindung die Möglichkeit, eine flächig an der Stützstruktur anliegende Kontaktierung vorzusehen, weil sichergestellt ist, dass leitfähige Linienelemente immer über den äußersten Gipfelpunkt der Falten gehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Linienelemente metallfrei, d. h. aus einem nichtmetallischen leitenden Material, etwa einem Kunststoffwerkstoff, der Carbon enthält.
Mit besonderem Vorteil können hierbei Bikomponentenfasern aus mit Carbon beschichteten Kunststofffäden vorgesehen sein. Durch einen derartigen Bikomponentenaufbau ergibt sich trotz der Sprödigkeit von Carbon für die Gesamtfaser eine Biegewechselfestigkeit, die im Wesentlichen der für den vorliegenden Zweck vorteilhaften Biegewechselfestigkeit von Kunststoff entspricht.
Vorzugsweise ist die die leitfähigen Linienelemente enthaltende Stützstruktur an der Abströmseite des Filtermediums anliegend, die beim Filtrationsvorgang dem Stützrohr des zugehörigen Filterelementes zugewandt ist, so dass die Stützstruktur in Doppelfunktion sowohl die mechanische Abstützung des Filtermediums gegen die Strömungskräfte im Betrieb als auch der Potentialableitung bewirkt.
Durch die über die Faltengipfel verlaufenden leitfähigen Elemente kann hierbei die Kontaktierung unmittelbar am Stützrohr erfolgen, das in diesem Fall aus leitfähigem Kunststoff oder aus Metall sein kann.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Stützstruktur durch ein Kunststoffgewebe gebildet, das Carbon enthaltende Fäden, insbesondere in Form der Carbon enthaltenden Bikomponentenfasern enthält, wobei diese Kett- und/oder Schussfäden des Gewebes bilden können.
Um die Festigkeit der Abstützung durch die Stützstruktur zu verbessern und ein verbessertes Differenzdruckverhalten des Filtermaterials sowie eine gute Kollapsstabilität zu erreichen, kann das die leitenden Elemente, beispielsweise in Form der Bikomponentenfasern, enthaltende Kunststoffgewebe auf ein beschichtetes Polyestervlies auflaminiert sein.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß dem Schutzanspruch 9 auch ein Filterelement mit Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 in schematisch vereinfachter, perspektivischer Draufsicht und teilweise in aufgeschnittener Form den oberen Teil eines Filterelementes mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filtermaterials;
2 in vergrößerter Darstellung eine perspektivische Teilansicht eines Längenabschnitts des plisseeartig gefalteten Filtermaterials, das in gestrecktem, noch nicht zu einem Ringkörper geformten Zustand mit Blickrichtung auf die dem Stützrohr des Filterelementes zugewandte Innenseite dargestellt ist, und
3 einen im Mikroskop vergrößert dargestellten Ausschnitt der Stützstruktur des Ausführungsbeispiels in Form eines Kunststoffgewebes mit elektrisch leitfähigem Bikomponentenfaden, laminiert auf ein beschichtetes Polyestervlies.
Wie der 1 entnehmbar ist, weist ein Filterelement ein in der üblichen Weise plisseeartig gefaltetes Filtermaterial 1 auf, das sich zwischen zwei Endkappen 3 erstreckt, die aus Kunststoff pressgeformt sind und von denen in 1 lediglich eine sichtbar ist. Die Endkappen 3 sind jeweils mit den zuordenbaren Endbereichen des Filtermaterials 1 verbunden, das sich innenumfangsseitig an einem Stützrohr 5 abstützt, das Fluiddurchlässe 7 aufweist. Zum Abreinigen beim Filtrationsvorgang durchtritt das Fluid von außen nach innen das Filtermaterial 1, das in üblicher Weise ein Filtermedium 9 zwischen flächig daran anliegenden, fluiddurchlässigen Stützstrukturen aufweist, wobei in der Zeichnung die innenliegende, dem Stützrohr 5 zugewandte Stützstruktur mit 11 und die äußere Stützstruktur mit 13 bezeichnet sind. Das Filtermedium 9 selbst kann in üblicher Weise aus mehreren Lagen herkömmlicher Filterwerkstoffe aufgebaut sein, beispielsweise Kunststoff (Polyester), Glasfaser und/oder Zellulose.
Während die außenliegende Stützstruktur 13 in üblicher Weise beispielsweise durch ein Polyestergewebe gebildet sein kann, wobei die Maschenweite entsprechend der gewünschten Fluiddurchlässigkeit gewählt ist, ist die innenliegende Stützstruktur 11 erfindungsgemäß in spezieller Weise gestaltet. Wiederum handelt es sich um ein Kunststoffgewebe, beispielsweise aus PBT (Polybutylenteraphtalat), PP (Polypropylen) oder Polyester, wobei jedoch das Gewebe elektrisch leitfähige Bikornponentenfasern eingewebt hat, die in 2 kenntlich gemacht und mit 15 bezeichnet sind. Wie aus 2 ersichtlich, verlaufen die Bikomponentenfasern 15 senkrecht zur Biegelinie der Falten 17, was bedeutet, dass sich sämtliche Bikomponentenfasern 15 über die Faltengipfel 21 erstrecken, mit denen sich das Filtermaterial 1 am Stützrohr 5 abstützt. Aufgrund der durch die Strömungskräfte bewirkten Anlagekraft am Stützrohr 5 ergibt sich bei diesem Verlauf der Fasern 15 eine sichere Kontaktierung, so dass eine sichere Ladungsabfuhr über ein elektrisch leitfähiges Stützrohr 5 erfolgen kann.
Bei den Bikomponentenfasern handelt es sich um eine Carbon-Kunststoff Mischung, bei der ein Kunststofffaden mit einer Umhüllung aus Carbon versehen ist. Solche Bikomponentenfasern können durch ein Extrusionsverfahren hergestellt werden oder durch nachträgliches Beschichten eines Kunststofffadens oder -zwirns mit Carbon.
Die 3 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der Stützstruktur 11 in Form eines Polyestergewebes mit Schussfäden 19 und Kettfäden 23, wobei einer dieser Kettfäden durch einen leitfähigen Bikomponentenfaden ersetzt ist. Dieser Bikomponentenfaden 15 kann einen regulären Kettfaden ersetzen, wie dies in 3 gezeigt ist, oder zusätzlich eingearbeitet sein. Der Abstand des eingearbeiteten, leitfähigen Bikomponentenfadens 15 kann z. B. alle 2 cm oder in beliebigen Abständen erfolgen. Die Abmessungen des Gewebes können z. B. für eine Maschenweite von 850 μm × 1200 μm gewählt sein, bei einer Fadendicke von beispielsweise 250 μm. Es ist zusätzlich möglich in das Gewebe unterschiedlich dicke Fäden zu verweben, z. B. in Schussrichtung 250 μm und 200 μm in Kettrichtung, um die durchströmbare Oberfläche zusätzlich zu vergrößern.
Eine in 3 zu sehende weitere Besonderheit besteht darin, dass die Stützstruktur 11 durch ein zweilagiges Laminat gebildet ist, nämlich aus dem Kunststoffgewebe mit den Schussfäden 19 und Kettfäden 23 mit zusätzlich eingewebten Bikomponentenfäden 15, und aus einem Polyestervlies 25, dem das Kunststoffgewebe auflaminiert ist. Anstelle eines Polyestervlieses 25 könnte das Vlies auch aus PBT, oder PP bestehen. Die Laminierung kann auf unterschiedliche Art geschehen. Zum einen ist ein Sprühauftrag denkbar, zum anderen ist es möglich, eine Klebelage zwischen Gewebe und Vlies 25 zu bringen, die dann entweder selbstklebend oder durch Hitze das Gewebe mit dem Vlies 25 verbindet. Ziel der Benutzung dieses Laminates ist es, die Festigkeit der Stützstruktur 11 zu verbessern. Eine verbesserte und steifere Abstützung resultiert in einem verbesserten Differenzdruckverhalten des Filterelementes sowie einer verbesserten Kollapsstabilität. Es gibt keinen Verzug in X-Richtung, d. h. das Material ist wesentlich formstabiler als die beiden Einzellagen zusammen. Zusätzlich ist dieses Laminat dünner als die beiden Einzellagen, und es passen mehr Falten (Filterfläche) in das Filtermaterial 1. Bei dem Laminat steht nicht nur eine höhere Filterfläche zur Verfügung, sondern das Laminat hat zusätzlich eine verbesserte Drainagefunktion gegenüber den ansonsten zu betrachtenden beiden Einzellagen, was sich zusätzlich in einem niedrigeren Differenzdruck widerspiegelt, so dass das zu filternde Fluid mit geringerem Widerstand das Filtermaterial 1 durchströmen kann.
Was die Struktur des Kunststoffgewebes anbelangt, kommt nicht nur eine Art Leinwandbindung in Frage, wie in der 3 gezeigt, sondern es können andere Webearten vorgesehen sein, etwa Atlasbindung, Köperbindung oder Köpertresse.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1436062 B1 [0003]

Claims

Filtermaterial für Fluide, insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten, das plisseeartig gefaltet um ein Stützrohr (5) herumlegbar ist und ein vorzugsweise mehrlagig ausgebildetes Filtermedium (9) enthält, wobei an zumindest einer Seite des Filtermediums eine fluiddurchlässige Stützstruktur (11, 13) flächig anliegt, die elektrisch leitende Strukturelemente (15) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Strukturelemente durch zu den Plisseefalten (17) quer oder schräg verlaufenden Linienelemente (15) gebildet sind.
Filtermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Linienelemente (15) metallfrei sind.
Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienelemente (15) Carbon enthalten.
Filtermaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Linienelemente Bikomponentenfasern (15) aus mit Carbon beschichteten Kunststofffäden vorgesehen sind.
Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die leitfähigen Linienelemente (15) enthaltende Stützstruktur (11) an der Abströmseite des Filtermediums (9) anliegt, die beim Filtrationsvorgang dem vorzugsweise elektrisch leitenden Stützrohr (5) eines zugehörigen Filterelementes zugewandt ist.
Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (11, 13) ein Kunststoffgewebe ist, das die leitenden Linienelemente in Form von Carbon enthaltenden Fäden (15) aufweist.
Filtermaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgewebe Carbon enthaltende Bikomponentenfasern (15) als Kettfäden (19) und/oder Schussfäden (23) aufweist.
Filtermaterial nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgewebe auf ein beschichtetes Polyestervlies (25) auflaminiert ist.
Filterelement, das ein Filtermaterial (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 enthält und ein elektrisch leitfähiges Stützrohr (5) aufweist, an dem das Filtermaterial (1) mit seiner leitfähige Linienelemente (15) enthaltenden Stützstruktur (1) anliegt.