DE29521093U1

DE29521093U1 - Vollstrom-Fluid-Filteraufbau

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Publication number: DE29521093U1
Application number: DE29521093U
Authority: DE
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2005-11-24
Also published as: JPH10509916A; WO1996016716A1; EP0793524B1; ATE198556T1; DE69519871T2; US5888383A; DE69519871D1; EP0793524A1; GB9523936D0; GB2295331A; GB2295331B; GB9423823D0

Description

Äftb. 1936""*

MuHer-Bore & Partner

THE GLACIER METAL Patentanwälte ■ European Patent Attorneys

COMPANY LIMITED Grafinger Straße 2 ■ D-81671 München ^{G 4010}

ILF 2444

Vollstrorn-Fluid-Filteraufbau

Die vorliegende Erfindung betrifft Fluidfilter, insbesondere für, jedoch nicht beschränkt auf die Verwendung mit Verbrennungsmotoren. Die Verwendung von Geflechten und/oder Sieben zur Entfernung von Abrieb ("Abrieb" bezieht sich vorliegend auf jegliche Verschmutzung, wie beispielsweise Nebenprodukte in Schmieröl, die in einem Fluid enthalten ist bzw. sind) aus einem Fluidstrom, wie beispielsweise im Wiederumlauf geführtes Motoröl ist bekannt. Es werden sowohl metallische wie nichtmetallische Filtermaterialien verwendet. Die Filterelemente können reinigbar oder Einweg-Filterelemente sein. Es ist üblich, den gesamten Fluidstrom durch die Filteranordnung zu leiten. Dabei handelt es sich um ein "Vollstrom"-Filtersystem.

Abrieb in einem Schmierölsystem nimmt mehrere Formen ein. In einem Motor ist partikelförmiger mechanischer Abrieb in Form von Metallpartikeln vorhanden, die aus den Ölwegen gespült werden, wenn der Motor das erste Mal gestartet wird. Außerdem ist ein feiner Abrieb vorhanden, wie beispielsweise Verbrennungsnebenprodukte und Staub, die das Öl fortschreitend kontaminieren, wenn der Motor läuft. Der zuerst genannte Abrieb stellt potentiell eine starke Beschädigungsgefahr dar, während der letztere kontrolliert werden muß, um einen Aufbau innerhalb des Motors zu verhindern, und eine besonders wirksame Weise, dies zu bewerkstelligen, besteht darin, eine Zentrifugal-Reinigungseinrichtung in Verbindung mit einem herkömmlichen statischen "Vollstrom"-Filter zu verwenden. Die übliche Anordnung dient dazu, etwa 5 bis 10% des gesamten Ölstroms durch die Zentrifugal-Reinigungseinrichtung zu leiten, während bei der üblichen Vollstromkonfiguration der Rest durch das statische Filter strömt. Die Zentrifugal-Reini-

gungseinrichtung ist besonders wirksam bei der Entfernung feinen Abriebs, insbesondere von Verbrennungsnebenprodukten.

Die Verwendung von sowohl reinigbaren wie Einweg-Filterelementen in einem derartigen Vollstromsystem ist sehr alt. Die Auswahl der Filterporengröße ist jedoch wesentlich, weil die Verwendung einer zu kleinen Porengröße schnell zu einem Verstopfen durch feine Schmutzstoffpartikel führt, was eine Erhöhung des Staudrucks bzw. des Gegendrucks und gegebenenfalls eine Störung zur Folge hat. Eine zu große Porengröße läßt feine Schmutzstoffe unbeeinflußt. In der Praxis ist die Verwendung eines kleinporigen Einweg-Filterelements sowohl für grobe wie für feine Schmutzstoffe zur Norm geworden; diese Elemente erfordern jedoch unvermeidlich einen periodischen Austausch oder ein periodisches Reinigen. In Kraftfahrzeug-Schmierölsystemen ist es jedoch bekannt, daß der Hauptanteil an Schaden aufgrund partikelförmigen mechanischen Abriebs sehr früh im Leben des Motors auftritt.

Es ist vorgeschlagen worden, ein statisches Vollstromfilter zu verwenden, bei dem zwei Filterelemente unterschiedlicher Porengröße in Reihe zusammen mit einer Ventileinrichtung angeordnet sind, die dazu dient, das Filter zu umgehen, wenn es übermäßig verstopft wird. Eine derartige Anordnung ist in der US-A-4885082 beschrieben. Im Fall einer Verstopfung wird jedoch das gesamte Filter mit Ausnahme eines kleinen Anteils des Stroms umströmt. Dies führt unvermeidlich dazu, daß die Hauptmenge des Stroms in dem Fall vollständig ungefiltert ist, in welchem die Umleitventileinrichtung arbeitet.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen vereinfachten Aufbau zu schaffen, der diesen Nachteil vermeidet.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Vollstrom-Fluid-Filteraufbau, umfassend ein großporiges Sieb und ein kleinporiges Sieb, die im Einsatz in Reihe mit dem Fluidstrom angeord-

net sind, zusammen mit einer Einrichtung, die auf eine Verstopfung des kleinporigen Siebs anspricht, um im wesentlichen das gesamte Fluid dazu zu veranlassen, lediglich durch das großporige Sieb zu strömen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß im Einsatz die gesamte Strömung durch zumindest ein Sieb hindurchtritt. Bei der auf die Verstopfung des kleinporigen Siebs ansprechende Einrichtung kann es sich um ein Einwegventil handeln, daß dazu ausgelegt ist, auf den vergrößerten Staudruck anzusprechen, der sich über dem kleinporigen Sieb entwickelt. Wenn der Staudruck eine vorausgewählte Höhe entsprechend einer nicht akzeptablen Höhe entsprechend einer Verstopfung des kleinporigen Siebs erreicht, was wiederum einer nicht akzeptablen Verminderung der Fluidströmung entsprechen kann, öffnet das Ventil, um das kleinporigen Sieb zu umströmen. Das federvorgespannte Einwegventil ist besonders bevorzugt. Dadurch steht beim erfindungsgemäßen Filteraufbau stets zumindest ein Filterelement selbst dann zum Betrieb bereit, wenn die Ventileinrichtung sich im Betrieb befindet, damit das kleinporige Sieb umströmt wird.

Im vorliegenden Zusammenhang und für den Rest dieser Beschreibung bezieht sich "Porengröße" auf die Filterfähigkeit in Bezug auf ein partikelförmiges Material. "Groß" bedeutet für die vorliegenden Zwecke eine Porengröße im Bereich von bis lOOum, typischerweise 70um. "Klein" bedeutet eine Porengröße im Bereich 10 bis 40&mgr;&pgr;&igr;, typischerweise kleiner als 30um.

Diese Werte variieren jedoch stark entsprechend dem speziellen Endzweck der speziellen Anwendung.

Die Verwendung eines Einwegventils dient auch dazu, die Auswirkungen eines plötzlichen Druckanstiegs zu minimieren, der anderweitig zu einer vorübergehenden Verminderung der Fluidströmung führt. In diesem Fall verursacht der Anstieg eine kurze Erhöhung des Staudrucks, wodurch das Ventil veranlaßt wird, zu öffnen und zuzulassen, daß Fluid vorübergehend das

kleinporige Sieb umströmt. Dies ist von besonderem Wert beim Starten eines Verbrennungsmotors, wenn ein vorübergehendes Ausbleiben der Ölschmierung ernsthafte Konsequenzen, wie beispielsweise das Fressen eines Lagers zur Folge hat. Die Auswirkung selbst einer kurzen Ventilöffnung erfordert jedoch Überlegung, weil unvermeidlich eine gewisse Gefahr besteht, daß feines Schmutzstoffmaterial aus dem feinporigen Sieb in die Strömung durch das grobporige Sieb gespült werden kann. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das feinporige Sieb mit einem Sieb oder einem Ablenkelement versehen, um das direkte Auftreffen des Fluidstroms auf das feinporige Sieb zu minimieren, wenn das Einwegventil arbeitet, um letzteren zu umströmen.

Bevorzugt ist der Siebaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung in einem einzigen Gehäuse angeordnet, das mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen ist, durch die der Aufbau in einen Fluidströmungskreis eingeschleift werden kann. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen sind bevorzugt am selben Ende des Gehäuses angeordnet.

Bevorzugt sind die Siebe in einer koaxialen Anordnung angeordnet, die das Schild bzw. das Ablenkelement enthält, wobei letzteres benachbart zum feinporigen Sieb angeordnet ist, wie nachfolgend in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Um die Wirkung des Schilds oder des Ablenkelements beim Aufnehmen feinen Abriebs zu erhöhen, wenn das Umlenkventil öffnet oder offen ist, kann zumindest ein Teil des Schilds oder des Ablenkelements aus einem wärmeempfindlichen Material hergestellt sein, das beim Erwärmen einer plastischen Verformung unterliegt.

Auf diese Weise ist es möglich, einen Filteraufbau zu verwenden, um im Ölsystem eines typischen neuen Verbrennungsmotors vorhandenen feinen Abrieb einzuschließen und dann, wenn das Öl sich aufgrund des Betriebs des Motors erwärmt, und wenn der feine Abrieb das kleinporige Sieb bis zu einem Punkt ver-

stopft, wo das Umlenkventil öffnet, schrumpft das Schild oder das Ablenkmaterial, um den Abrieb auf dem kleinporigen Sieb einzuschließen, so daß er nicht in das großporige Sieb und durch letzteres zurück in das System gespült werden kann. Es wird darauf hingewiesen, daß es sich dabei um einen Ein/Ausbetrieb handelt; sämtliche weitere Filterung erfolgt bei dieser Ausführungsform der Erfindung durch das großporige Sieb. Aus diesem Grund ist die Verwendung des Filteraufbaus der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer Zentrifugal-Reinigungseinrichtung besonders bevorzugt, weil letztere sehr wirksam beim Entfernen feinen Abriebs ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß ein erfindungsgemäßer Fluid-Filteraufbau eine minimale Wartung erfordert. Bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug wird lediglich das kleinporige Sieb wahrscheinlich verstopft, und dieser kann für eine beträchtliche Zeit belassen werden, wo er ist, bevor ein Reinigen oder ein Austausch erforderlich ist. Der größte Teil des feinen, potentiell zu Beschädigungen führenden Abriebs wird aus dem Öl schnell entfernt, wenn der Motor zum ersten Mal läuft. Daraufhin übernehmen das großporige Sieb und die herkömmliche Filterung die Rolle, weiteren Abrieb auszufiltern.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen beispielhaft erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Querschnittsseitenansicht eines erfindungsgemäßen Filteraufbaus,

Figur 2 eine Querschnittsseitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Filteraufbaus,

Figur 3 eine Querschnittsansicht noch eines weiteren erfindungsgemäßen Filteraufbaus,

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Figur 4a eine Querschnittsteilansicht einer besonders bevorzugten Sieb- bzw. Schirmkonstruktion, und

Figur 4b eine ähnliche Ansicht einer Siebkonstruktion gemäß dem Stand der Technik.

Figur 1 zeigt ein allgemein zylindrisches Gehäuse 1, das aus zwei Teilen 2 bzw. 3 besteht. Diese sind zusammengebaut, um ein durchgehendes bzw. einheitliches geschlossenes Gehäuse zu bilden, wobei ein sich gegenseitig überlappender zentraler Bereich 4 eine ¹O'-Ring-Dichtung 5 enthält. Der Gehäuseabschnitt 2 hat eine im wesentlichen flache Basis bzw. einen Boden 6, der mit einem zentralen Vorsprung 7 mit Innengewinde versehen ist, der eine zentrale Öffnung festlegt, die einen Fluidauslaß 8 bildet. Die den Vorsprung 7 umgebende Basisfläche enthält eine Mehrzahl von Fluideinlässen 9, von denen lediglich zwei gezeigt sind. Radial außerhalb von Einlaß 9 befindet sich ein (in Draufsicht) kreisförmiger Steg bzw. Bereich, der mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen ist, der eine ¹O¹-Ring-Dichtung 15 enthält. Die Anordnung ist so getroffen, daß dann, wenn der Filteraufbau auf einen (nicht gezeigten) Träger geschraubt wird, der einen Teil eines Verbrennungsmotors bilden kann oder mit diesem verbunden ist, der zentrale Vorsprung 7 und die Dichtung 15 mit dem Träger zusammenwirken, um eine im wesentlichen leckagefreie Verbindung festzulegen, bei welcher der Auslaß 8 und die Einlasse voneinander sowie von der Umgebung isoliert sind.

Die Einlasse 9 stehen mit einer ringförmigen Kammer 10 in Verbindung, die ein zylindrisches großporiges Sieb 11 umgibt. Das Sieb 11 ist in diesem Beispiel durch ein Drahtmaschensieb gebildet, das durch ein perforiertes Metallrohr 12 getragen ist. Die gegenüberliegenden Enden des Schirms und des Rohrs 12 liegen an einem Paar von Metallendplatten 13, 14 an. Die Endplatte 13 enthält eine zentrale Öffnung 17, die einen einwärts gerichteten Flansch 18 aufweist. Der Flansch sitzt um eine einwärts gerichtete Erweiterung 19 des Vorsprungs 7,

• ·

wobei eine &Oacgr;'-Ring-Öldichtung an dieser Erweiterung 19 vorgesehen ist, um ein minimales Auslecken sicherzustellen. Ein Umfangsflansch 20 und ein ringförmiger Zwischenrand 21 vervollständigen die Endplatte 13, die identisch zur Endplatte 14 mit der Ausnahme ist, daß letztere keine zentrale Öffnung hat. Statt dessen ist dort eine zentrale Ausnehmung 22 vorgesehen, in welche eine Schraubenfeder 23 eingesetzt ist. Das gegenüberliegende Ende der Feder 23 sitzt auf Rippen 24 (von denen lediglich eine dargestellt ist) auf der Innenseite des Gehäuseteils 3. Die Feder 23 dient zum Vorspannen des gesamten Filteraufbaus (der innenliegenden Bauteile) gegen die Basis 6.

Radial einwärts vom perforierten Metallrohr 12 ist ein kleinporiges Sieb 30 aus einem feineren Drahtmaschenmaterial vorgesehen, das durch ein weiteres perforiertes Metallrohr 31 getragen ist. Das Sieb 30 und das Rohr 31 liegen gegen eine Endplatte 13 an einem Ende an und gegen eine Endkappe 32 am anderen Ende. An der Endkappe 32 ist ein rohrförmiger Einsatz 33 befestigt, der sich über eine kurze Strecke in das perforierte Metallrohr 31 hinein erstreckt. Eine Öffnung 34 ist im zentralen Bereich der Endkappe 32 gebildet, und eine entsprechende Öffnung 35 ist in der Basis des Einsatzes 33 vorhanden. Innerhalb des zuletzt genannten zwischen dem Rand der Öffnung 34 und dem Rand der Öffnung 35 eingesperrt befindet sich eine Schraubenfeder 36 und ein Ventilelement 37 in der Form einer flachen Scheibe mit einer darauf laminierten Gummidichtung. Die Dichtung sitzt gegen den Rand der Öffnung 34 unter dem Einfluß der Feder 36 so, daß die Öffnung 34 unter normalen Umständen geschlossen ist. Durch das großporige Sieb 11 strömendes Fluid kann deshalb lediglich den Auslaß 8 vom Ringraum 3 8 aus erreichen, indem sie durch das kleinporige Sieb 30 und sein dieses tragende perforierte Metallrohr 31 hindurchtritt. In dem Fall, daß dieses Sieb 30 durch einen Abrieb bzw. Bruchstücke verstopft wird, vergrößert sich der entwickelte Staudruck (relativ zum Druck des Auslasses 8) über das Sieb bis zu dem Punkt, wo der Fluiddruck im Ringraum

38 ausreicht, um die Feder 36 zu überwinden, wodurch das Ventilelement 37 aus seiner dichtenden Sitzposition gegen den Rand der Öffnung 34 verschoben wird. Fluid kann daraufhin das Sieb 30 durch die Öffnungen 34 und 35 umströmen und fließt direkt aus dem Ringraum 38 zur Auslaßöffnung 8.

Wenn das Ventilelement 37 von seinem Sitz freikommt, besteht selbst dann, wenn dies nur kurz der Fall ist, die Gefahr, daß feiner Abrieb auf dem kleinporigen Sieb 30 durch den geteilten Strom mitgezogen und durch die Öffnungen 34 und 35 in den Auslaß 8 gefördert wird, wodurch das Ziel des Filteraufbaus außer Kraft gesetzt wird. Um auf diese Möglichkeit anzusprechen ist das kleinporige Sieb 30 teilweise durch eine undurchlässige rohrförmige Buchse 39 umschlossen, deren eines Ende an der Endkappe 32 befestigt ist. Das gegenüberliegende Ende der Buchse 39 endet kurz vor der Endplatte 2, wodurch ein in Umfangsrichtung verlaufender Spalt 40 belassen wird, durch welchen Fluid, das in den Ringraum 38 durch das großporige Sieb 11 eintritt, erneut Zutritt zum Sieb 30 erlangen kann, bei dem es sich im vorliegenden Fall um ein sehr feines Drahtmaschensieb handelt.

In Figur 2 sind die meisten der Bauteile direkt äquivalent zu denjenigen von Figur 1 und tragen zur besseren Übersichtlichkeit dieselben Bezugsziffern. Es bestehen jedoch grundsätzliche Unterschiede in der Arbeitsweise, wobei der wichtigste darin besteht, daß die Orte für das kleinporige Sieb 30 und das großporige Sieb 11 vertauscht sind, wobei das zuletzt genannte nunmehr außerhalb des zuerst genannten angeordnet ist.

In Folge davon besteht keine Notwendigkeit für die Feder 23, wobei das Ende des kleinporigen Siebs 30 und des perforierten Metalltragrohrs 31 durch direkten Eingriff mit den Rippen in dem geschlossenen Ende des Gehäuseteils 3 angeordnet/gehalten sind.

Das Ventilelement 37 und die Feder 36 sind an der Innenseite eines axial verlaufenden Vorsprungs 42 wieder angeordnet, der in der Endplatte 14 gebildet ist und die Öffnung 34 festlegt, wobei das Ventilelement 37 dazu dient, diese zu verschließen. An der gegenüberliegenden Seite der Endplatte 14 ist eine einwärts gekrümmte Platte 43 befestigt, um für die Feder 36 eine Stütze zu bilden, sowie um die Öffnung 35 festzulegen, die es zuläßt, daß Fluid in den Ringraum 38 austritt. Ein weiterer grundsätzlicher unterschiedlicher Punkt gegenüber Figur 1 betrifft das Vorsehen eines rohrförmigen Siebs 50 aus einem wärmeschrumpffähigen Kunststoffmaterial. Dieses Sieb wird anfänglich radial außerhalb vom kleinporigen Sieb 30 angeordnet, um einen Raum 51 zwischen ihm und dem Sieb festzulegen.

Die grundsätzliche Arbeitsweise der Filteranordnung von Figur 2 entspricht im Einsatz im wesentlichen dem vorstehend angeführten, läßt jedoch zu, daß die zwei Siebe unterschiedlich angeordnet werden. Dadurch tritt Fluid durch die Einlaßöffnungen 9 ein, tritt in den Raum 51 zwischen dem Sieb 50 und dem kleinporigen Sieb 30 ein, bevor es durch letztgenanntes in den Raum 38 strömt. Daraufhin strömt es durch das großporige Sieb 11, bevor es durch den Auslaß 8 austritt. In dem Fall, daß das kleinporige Sieb 30 verstopft wird, überwindet der Staudruck (relativ zu demjenigen im Raum 38, der normalerweise im wesentlichen derselbe wie an der Auslaßöffnung 8 ist) über das Sieb die Feder 36, wodurch das Ventilelement 37 von seinem Sitz freikommen kann. Fluid umströmt daraufhin das kleinporige Filter 30 durch die Öffnungen 34, 35.

Gewöhnlicherweise besteht eine bestimmte Gefahr, daß feiner Abrieb durch den Umleitstrom erneut mitgerissen wird. Um dies insbesondere im Fall des Schmieröls eines neuen Motors zu verhindern, wobei wesentliche Mengen an feinem Abrieb zu erwarten sind, ist das Material des Siebs 50 so ausgewählt, daß nach einer relativ kurzen Aufwärmperiode das Sieb 50 auf das kleinporige Filter 30 einschrumpft, wodurch im wesentlichen

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der gesamte darin gesammelte feine Abrieb eingeschlossen wird. Der Filteraufbau arbeitet daraufhin in einem herkömmlichen Einsiebmodus lediglich unter Verwendung des Umleitventils 37 und des großporigen Siebs.

In Figur 3 sind die meisten Bauteile funktionell direkt äquivalent zu denjenigen der Figuren 1 und 2, weshalb dieselben Bezugsziffern verwendet sind. Es besteht jedoch eine Anzahl wichtiger Unterschiede, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind.

Bei dieser speziellen Ausführungsform nimmt das Gehäuse 1 die Form eines napfförmigen Elements ein, dessen offenes Ende durch die Filterbasis 6 verschlossen ist, das bzw. die an das Gehäuse um eine Umfangsnaht 60 geschweißt ist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Paar von konzentrischen, beabstandeten relativ großporigen Drahtmaschensieben 11 vorgesehen, die sich zwischen einer Endplatte 61 bzw. einer Endplatte 62 erstrekken. Die Endplatte 61 trägt auch ein Ende eines relativ kleinporigen Maschensiebs 30 und ist in dem flachen Ringraum zwischen den zwei großporigen Sieben 11 perforiert (21) bzw. mit Öffnungen versehen. Die Endplatte 62 versperrt einfach den Raum zwischen den Sieben 11 so, daß über die Einlaßöffnungen 9 durch die Öffnungen 21 eintretendes Fluid lediglich entweder radial einwärts oder radial auswärts durch die großporigen Siebe entweichen kann.

Innerhalb der zwei groben Siebe 11 befindet sich ein festes bzw. starres Metalltragrohr 63, das mit einem Ende an der Endplatte 61 befestigt ist. Das Rohr 63 dient als interner Kanister bzw. Behälter, der die klein- und großporigen Siebe trennt. Das gegenüberliegende Ende endet in einem Ringrand 64, der dazu dient, ein Ende einer Schraubenfeder 23 aufzunehmen und zu lokalisieren, die sich von der Basis des Gehäuses zum Tragrohr 63 erstreckt und letzteres gegen die Basis vorspannt. Der Ringrand 64 dient auch dazu, ein geformtes bzw. gespritztes Kunststoffventilelement 37 anzuordnen. Die

Endplatte 61 trägt außerdem ein relativ feinporiges Filter in der Form eines gefalteten Drahtgeflechts, das durch ein inneres perforiertes Metallrohr 66 verstärkt ist. Dieses Rohr 66 ist an einer ringförmigen Verschlußplatte 67 befestigt, die einen zentralen Rand 68 aufweist, der dazu dient, eine zentrale Öffnung festzulegen, die durch das Ventilelement verschlossen ist. Eine Schraubenfeder 36 erstreckt sich zwischen dem Rand 68 und einer Schulter 69 auf dem Körper des Ventilelements 37 so, daß das zuletzt genannte derart vorgespannt ist, daß es die zentrale Öffnung verschließt. Das Ventilelement 37 ist hohl und an dem Ende offen, das am nähesten zum Gehäuse liegt. Mehrere Schlitze 70 (von denen lediglich einer gezeigt ist) sind in der Wandung des Ventilelements vorgesehen. In der dargestellten geschlossenen Position kann Fluid aus dem Volumen 74 in das Volumen 73 durch die Schlitze 70 strömen. Daraufhin strömt es durch das kleinporige Sieb in das Volumen 72 und zum Auslaß 8. Bei einer Verschiebung des Ventilelements 37 in der Richtung der Basis 6 existiert jedoch eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Volumen 74 und dem Volumen 72.

In Folge davon strömt über die Einlaßöffnungen 9 eintretendes Fluid in den Ringraum 71 zwischen den beiden relativ großporigen Drahtmaschensieben 11 hinein. Daraufhin strömt es radial entweder einwärts oder auswärts in das Hauptvolumen 74 des Gehäuses. Unter normalen Umständen strömt es daraufhin durch die Schlitze 40 in das Volumen 73 hinein, welches das kleinporige Sieb 30 umgibt. Es strömt durch das letztgenannte in den zentralen Bereich 72 und daraufhin durch den Auslaß aus. Wenn das Sieb 30 jedoch bis zu dem Punkt verstopft wird, bei welchem der Staudruck im Gehäusevolumen 74 ausreicht, um die durch die Feder 3 6 ausgeübte Kraft zu überwinden, wird das Ventilelement 37 verschoben, um einen direkten Strom vom Volumen 74 zum Auslaß 8 durch die Schlitze 7 0 unter Umströmen des kleinporigen Siebs 30 zu ermöglichen. Im Fall eines plötzlichen Druckanstiegs hebt sich das Ventilelement 37 in ähnlicher Weise von seinem Sitz ab, um durch ein vorüberge-

hendes Umströmen des feinen Siebs 30 eine Druckentspannung zu ermöglichen. Wenn das kleinporige Sieb durch gefilterten Abrieb verstopft wird, kann das Ventil 37 selbstverständlich die gesamte Zeit über arbeiten, in welcher ein Fluidstrom durch den Aufbau stattfindet. Selbst unter einen derartigen Umleitzustand muß das Fluid jedoch stets durch eines der Siebe 11 strömen, so daß ein Filtrationsgrad stets gegeben ist.

Obwohl die Verwendung eines Umlenkventils zur Entspannung von Druckanstiegen und zur Reaktion auf eine vollständige Verstopfung des feinmaschigen Filters bekannt ist, können Druckanstiege ernsthafte Konsequenzen haben, weil das Umlenkventil nicht kurzfristig arbeitet. Das großporige Sieb, das normalerweise eine gefaltete Konstruktion hat, ist für ein Knicken bzw. Zusammendrücken besonders anfällig, weil dann, wenn dies auftritt, ungefiltertes Fluid das Filter vollständig umströmt, oder das geknickte bzw. zusammengedrückte Sieb kann den Fluidstrom vollständig unterbrechen, was noch ungünstiger ist.

Besonders bevorzugt ist, daß der erfindungsgemäße Vollstrom-Filteraufbau in Verbindung mit einer Zentrifugal-Reinigungseinrichtung als Teil eines vollständigen Fluidreinigungssystems verwendet wird. Bei einer typischen Kraftfahrzeuganwendung strömt das gesamte Motorschmieröl durch den Vollstrom-Filteraufbau, und ein Anteil des Stroms strömt außerdem durch die Zentrifugal-Reinigungseinrichtung. Die Kombination einer erfindungsgemäßen Vollstrom-Reinigungseinrichtung mit einer Zentrifugal-Reinigungseinrichtung ist besonders für den Schutz eines Motors über eine lange Zeitdauer von Vorteil.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das großporige Sieb eine gefaltete Konstruktion und ist mit einem perforierten Metallträger versehen, der seinerseits gefaltet ist, wobei die Falten in axialer Richtung des Siebs verlaufen, um eine Reihe

von allgemein radial gerichteten Rippen bereitzustellen. Vorteilhafterweise sind das großporige Sieb und der perforierte Metallträger für eine verbesserte Stabilität und Integrität bei Druckanstiegen zusammen gefaltet.

Dieselbe Konstruktion kann auf das kleinporige Sieb angewendet werden; dies erbringt jedoch keinen besonderen Vorteil.

Dies ist schematisch in Figur 4a der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, die eine Querschnittsansicht eines modifizierten großporigen Siebs zeigt.

Demnach ist in Figur 4a ein grobes Drahtgeflecht 80 auf eine gefaltete perforierte Metallkernlage 81 gefaltet, um einen einheitlichen Aufbau mit einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Knicken bzw. Zusammendrücken zu bilden. Im Gegensatz dazu zeigt Figur 4b einen herkömmlichen gefalteten Aufbau, bei welchem das tragende perforierte Rohr 8 4 nicht gefaltet und das gefaltete Drahtgeflecht 85 lediglich teilweise durch das Rohr 84 verstärkt ist. Zur Vollständigkeit wird darauf hingewiesen, daß sowohl in Figur 4a wie in Figur 4b eine äußere Drahtgeflechtverstärkungsschicht 8 3 verwendet wird, um die freiliegende Oberfläche der Maschensiebe 80 und 85 abzudecken. Sowohl die Größe der Perforationen in den Tragrohren 81 und 8 4 wie die Porengröße in der Verstärkungsschicht 8 3 sind ausreichend groß, daß sie keine Auswirkung auf die Filtrierleistung haben.

Es wird darauf hingewiesen, daß in Figur 3 der Betrieb des Ventils 37 zum Umströmen des feinmaschigen Siebs 30 eine minimale Gefahr in sich birgt, daß Abrieb von dem feinmaschigen Sieb erneut mitgerissen wird. Die Verwendung der zwei groben Siebe 11 und die Anwesenheit des starren Tragrohrs 63 stellen sicher, daß eine minimale Strömung in der unmittelbaren Umgebung des kleinporigen Siebs vorhanden ist, wenn das Ventil 37 zum Umströmen des zuletzt genannten Siebs offen ist. Sämtli-

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eher loser Abrieb wird deshalb innerhalb des Trägers 63 eingeschlossen bzw. zurückgehalten.

Claims

IC ··· --1 ANSPRUCHE

1. Vollstrom-Fluid-Filteraufbau, umfassend ein großporiges Sieb und ein kleinporiges Sieb, die im Einsatz in Reihe mit dem Fluidstrom angeordnet sind, zusammen mit einer Einrichtung, die auf eine Verstopfung des kleinporigen Siebs anspricht, um im wesentlichen das gesamte Fluid dazu zu veranlassen, lediglich durch das großporige Sieb zu strömen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß im Einsatz die gesamte Strömung durch zumindest ein Sieb hindurchtritt.

2. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die auf eine Verstopfung des kleinporigen Siebs ansprechende Einrichtung ein Einwegventil umfaßt.

3. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

ein einziges Gehäuse wobei die Siebe koaxial in Bezug zueinander angeordnet sind, und Einlaß- und Auslaßöffnungen zur Verbindung in einen Fluidströmungspfad hinein aufweisen.

4. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auslässe eng benachbart zueinander am selben Ende des Gehäuses angeordnet sind.

5. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest der Auslaß oder der Einlaß eine Einrichtung zur Befestigung des Filteraufbaus an einer Trageinrichtung für den Aufbau einschließt.

• · · &igr;

6. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Minimieren des Wiedermitreißens von beliebigem Abrieb auf oder in dem kleinporigen Sieb beim Betrieb der auf eine Verstopfung des kleinporigen Siebs ansprechenden Einrichtung.

7. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zum Minimieren des Wiedermitreißens von beliebigem Abrieb ein Schirmelement ist, das benachbart zum kleinporigen Sieb angeordnet ist und dahingehend wirkt, den Fluidzutritt zum Sieb während des Betriebs der auf die Verstopfung des zuletzt genannten Siebs ansprechenden Einrichtung zu beschränken.

8. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schirm durch ein Rohrelement gebildet ist, das sich über einen Teil der Oberfläche des kleinporigen Siebs erstreckt.

9. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß das Siebelement aus einem wärmeempfindlichen Material hergestellt ist, das beim Erwärmen schrumpft, um im wesentlichen die gesamte freiliegende Oberfläche des kleinporigen Siebs abzudecken, wodurch jeglicher darauf zurückgehaltener Abrieb eingeschlossen wird.

10. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von großporigen Sieben in konzentrischer Beziehung verwendet wird, wobei der Ringraum zwischen ihnen dazu ausgelegt ist, zu filterndes Fluid aufzunehmen.

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11. Vollstrom-Fluid-Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das großporige Sieb durch ein rohrförmiges gefaltetes Drahtgefiechtfilter gebildet ist, das durch eine entsprechend gefaltete perforierte Metallage getragen ist, wobei die Falten in axialer Richtung des Rohrs verlaufen.

12, Kombination eines Volistrom-Fluid-Filteraufbaus nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einer Zentrifugal-Reinigungseinrichtung zur Bildung eines vollständigen Filtersystems für einen Verbrennungsmotor.