DE3724805A1 - Kombiniertes haupt- und nebenstromfilter - Google Patents

Kombiniertes haupt- und nebenstromfilter

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Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Haupt- und Neben­ stromfilter zum Filtrieren einer verunreinigten Flüssig­ keit in einem Druckumlaufsystem, enthaltend ein Haupt­ stromfilter relativ großer Porenweite und ein Nebenstrom­ filter relativ kleiner Porenweite, die eingangsseitig mit einer Druckleitung des Druckumlaufsystems und ausgangssei­ tig mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit des Druckumlaufsystems in Verbindung stehen.
Zugrundliegender Stand der Technik
Bei Druckumlaufsystemen, bei denen eine Flüssigkeit z.B. zu Kühl- oder Schmierzwecken aus einem Vorratsbehälter um­ gepumpt wird, ist in vielen Fällen ein Hauptstromfilter in eine Druckleitung eines Hauptstromkreises und ein Neben­ stromfilter in eine Druckleitung eines Nebenstromkreises eingebaut, um die umlaufende Flüssigkeit von Schwebeteil­ chen zu reinigen. Dabei bildet das Hauptstromfilter ein Grobfilter mit relativ großer Porenweite für relativ gro­ be Schwebeteilchen und das Nebenstromfilter ein Feinstfil­ ter mit relativ kleiner Porenweite für relativ feine Schwebeteilchen. Ein Beispiel für ein solches Druckumlauf­ system stellt die Druckumlaufschmierung für Verbrennungs­ motoren dar, bei der ein Haupt- und ein Nebenstromfilter jeweils in von der Ölpumpe ausgehende Druckleitungen ein­ gebaut sind und ausgangsseitig über den Motorblock mit der Ölwanne in Verbindung stehen.
In den bekannten Druckumlaufsystemen sind getrennte Haupt- und Nebenstromfilter vorgesehen, was den Aufbau des Druck­ umlaufsystems kompliziert macht und durch den Nebenstrom­ kreis in unerwünschter Weise zusätzlichen Raum bean­ sprucht.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein integriertes Haupt- und Nebenstromfilter der eingangs genannten Art zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Hauptstromfilter und das Nebenstromfilter koaxial in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und daß das Haupt­ stromfilter einen Stromteiler aufweist, durch den ein Teil der das Hauptstromfilter durchsetzenden Flüssigkeit auf das Nebenstromfilter leitbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen kombinierten Haupt- und Neben­ stromfilter befinden sich somit das Hauptstromfilter und das Nebenstromfilter in einem gemeinsamen Gehäuse und das Hauptstromfilter ist mit einem Stromteiler versehen, der den gewünschten Anteil oder Nebenstrom der umlaufenden Flüssigkeit auf das Nebenstromfilter leitet. Es entsteht so eine besonders raumsparende kombinierte Anordnung des Hauptstromfilters und des Nebenstromfilters, bei der kei­ nerlei zusätzliche Rohrleitungen und Gehäuse für das Ne­ benstromfilter benötigt werden, ohne daß dadurch die Wirk­ samkeit der Filtration beeinträchtigt wird.
Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen kombi­ nierten Haupt- und Nebenstromfilter das gemeinsame Gehäuse an der dem Vorratsbehälter abgewandten Seite mit einem abnehmbaren Deckel abdichtend verschlossen. Bei dieser Ausführung bilden der Deckel, der Stromteiler und die dem Deckel zugekehrte Stirnseite des Nebenstromfilters einen Überströmraum, durch den die aus dem Stromteiler austre­ tende Flüssigkeit auf das Nebenstromfilter geleitet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungs­ gemäßen kombinierten Haupt- und Nebenstromfilters ist das gemeinsame Gehäuse an der dem Vorratsbehälter abgewandten Seite mit einem abnehmbaren Deckel abdichtend verschlos­ sen. Zwischen dem Stromteiler und dem Deckel ist minde­ stens ein weiterer Filterkörper des Nebenstromfilters koaxial zu dem Hauptstromfilter angeordnet, so daß ein er­ ster Teilstrom der aus dem Stromteiler austretenden Flüs­ sigkeit auf den Filterkörper und ein zweiter Teilstrom der aus dem Stromteiler austretenden Flüssigkeit durch den mindestens einen weiteren Filterkörper leitbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszei­ chen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen kombinier­ ten Haupt- und Nebenstromfilters; und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen kombinier­ ten Haupt- und Nebenstromfilters.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
Die nachstehenden Ausführungsbeispiele des kombinierten Haupt- und Nebenstromfilters sind im Zusammenhang mit der Druckumlaufschmierung bei einem Verbrennungsmotor be­ schrieben und dienen zum Filtrieren des unter Druck aus einer einen Vorratsbehälter bildenden Ölwanne umgepumpten Schmieröls. Solche kombinierten Haupt- und Nebenstromfil­ ter können jedoch in Verbindung mit vielen anderen Druck­ umlaufsystemen z.B. zu Kühl- und Schmierzwecken eingesetzt werden, bei denen ein unter Druck umlaufendes flüssiges oder gasförmiges Medium durch Filtration gereinigt werden muß.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein er­ stes Ausführungsbeispiel des kombinierten Haupt- und Ne­ benstromfilters mit einem gemeinsamen Gehäuse 1, das mit einem Anschlußstück 2 am Motorblock 3 eines Verbrennungs­ motors unter Zwischenlage von Dichtungsmitteln wie einem Dichtungsring 4 abdichtend befestigt ist. Das kombinierte Haupt- und Nebenstromfilter kann aber auch in üblicher Weise am Motorblock direkt aufgeschraubt werden. An der dem Motorblock 3 abgewandten Seite ist das gemeinsame Gehäuse 1 durch einen Deckel 5 abdichtend verschlossen, der als leicht abnehmbarer Schraubdeckel ausgebildet ist.
Ein Hauptstromfilter 10 ist koaxial in dem gemeinsamen Ge­ häuse 1 angeordnet. Es enthält einen Filterkörper 11, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch aus­ gebildet ist und aus einem Drahtgeflecht mit einer Poren­ weite im Bereich von 50 bis 100 µ besteht ("Poroplate"; Haver u. Boecker, D-4740 Oelde). Der Filterkörper 11 wird von einem Eingangsteil 12 getragen, der über einen Adapter 13 an eine Druckleitung 14 für Öl angeschlossen ist.
Der Filterkörper 11 ist mit Abstand von einem Hauptstrom­ filtergehäuse 15 umgeben, das ebenfalls an dem Motorblock 3 befestigt ist und einen Durchlaufkanal 16 bestimmt, der zum Motorblock 3 hin offen ist und dadurch mit dem Vor­ ratsbehälter, d.h. der hier nicht dargestellten Ölwanne, in Verbindung steht.
Das Hauptstromfiltergehäuse 15 bestimmt in dem gemeinsamen Gehäuse 1 einen zylindermantelförmigen Ringraum 17, der den Filterkörper 21 eines Nebenstromfilters 20 aufnimmt. Der Filterkörper 21 besteht aus einem auf einen Kern 22 gewickelten Körper aus Filtrierpapier mit einem Ober­ flächengewicht im Bereich von 70-100 g/m2, das flusen­ fest sowie wasser- und lösungsmittelbeständig ist und eine hohe Aufnahmefähigkeit für Öl und Wasser besitzt. Bevor­ zugt werden bei dem Filterkörper 21 jeweils zwei kreuz­ weise gelegte Lagen des Filtrierpapiers durch eine Waben­ struktur oder Stützstruktur aus einem unter den Einsatz­ bedingungen beständigen Kunststoff zusammengehalten. Der Filterkörper 21 kann auch in einen perforierten Mantel, z.B. aus Blech, eingeschlossen sein. Der Filterkörper 21 des Nebenstromfilters 20 ist so ausgebildet und angeord­ net, daß das Nebenstromfilter 20 den Hauptstromfilter 10 koaxial umgibt.
An der Stirnseite des Nebenstromfilters 20, die dem Motor­ block 3 zugekehrt ist, ist das gemeinsame Gehäuse 1 mit einer Ablaufrichtung aus in Umfangsrichtung und/oder ra­ dial verlaufenden Ablaufkanälen 6 versehen, die in einen Durchlaufkanal 7 münden, der den Ringraum 17 mit dem Mo­ torblock 3 und dadurch mit der Ölwanne verbindet.
Das Hauptstromfilter 10 ist an der dem Motorblock 3 abge­ wandten Seite mit einem Stromteiler 30 versehen, der aus­ wechselbar in das Hauptstromfiltergehäuse 15 eingesetzt, z.B eingeschraubt, ist und einen Durchgangskanal 31 ent­ hält. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zentral in dem Körper des Stromteilers 30 ausgebildeter Durchgangskanal 31 vorgesehen; es können statt dessen aber auch mehrere Durchgangskanäle vorhanden sein. Der Strom­ teiler 30, die dem Motorblock 3 abgewandte Stirnseite 23 des Filterkörpers 21 und der Deckel 5 des gemeinsamen Gehäuses 1 bestimmen zusammen einen Überströmraum 24, der den Stromteiler 30 des Hauptstromfilters 10 und den Filterkörper 21 des Nebenstromfilters 20 verbindet.
Im Betrieb des vorstehend beschriebenen kombinierten Haupt- und Nebenstromfilters tritt der durch Pfeile ange­ deutete Strom des unter Druck umlaufenden Öls aus der Druckleitung 14 durch das Eingangsteil 12 in das lnnere des Hauptstromfilters 10. Ein Hauptstrom 18 des das Haupt­ stromfilter 10 durchsetzenden Öls passiert den Hauptstrom­ filterkörper 11 und wird durch den Durchlaufkanal 16 im Hauptstromfiltergehäuse 15 zum Motorblock 3 und damit zur Ölwanne zurückgeführt. Die in dem Ölstrom enthaltenen re­ lativ großen Schwebeteilchen werden dabei im Hauptstrom­ filter 10 zurückgehalten.
Ein Nebenstrom 32 des das Hauptstromfilter 10 durchsetzen­ den Öls wird durch den Stromteiler 30 aus dem Hauptstrom­ filter 10 abgezweigt und durch den Überströmraum 24 auf die dem Motorblock 3 abgewandte Stirnseite 23 des Filter­ körpers 21 des Nebenstromfilters 20 geleitet. Der so ent­ stehende Nebenstrom 32 des Öls tritt durch das Nebenstrom­ filter 20 hindurch, wobei auch die nach Passieren des Hauptstromfilters 10 verbliebenen relativ feinen Schwebe­ teilchen aus dem Öl entfernt werden. Der Nebenstrom 32 wird in den Ablaufkanälen 6 gesammelt und durch den zwi­ schen dem gemeinsamen Gehäuse 1 und dem Hauptstromfilter­ gehäuse 10 gebildeten Durchlaufkanal 7 zum Motorblock 3 und damit zur Ölwanne zurückgeführt. Der Filterkörper 21 des Nebenstromfilters 20 ist im Betrieb so eng in den Ringraum 17 eingepaßt, daß sich zwischen dem Überströmraum 24 und dem Durchlaufkanal 7 keine Strömungskurzschlüsse ausbilden können.
Ein in Fig. 2 dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel enthält ein kombiniertes Haupt- und Nebenstromfilter in der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Anordnung; entsprechende Teile sind daher in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In dem in Fig. 2 dar­ gestellten zweiten Ausführungsbeispiel enthält das Neben­ stromfilter 20 zusätzlich einen weiteren Filterkörper 25, der koaxial zu dem Hauptstromfilter 10 und dem Filterkör­ per 21 des Nebenstromfilters 20 angeordnet ist und wie vorstehend beschrieben aus Papier gewickelt sein kann. Dieser weitere Filterkörper 25 füllt den Raum zwischen dem Deckel 5 des gemeinsamen Gehäuses 40 und dem Stromteiler 30 und der Stirnseite 23 des Filterkörpers 21 im wesentli­ chen aus. Auch der weitere Filterkörper 25 kann in einen perforierten Blechmantel eingeschlossen sein. Es können gegebenenfalls auch mehrere weitere Filterkörper 25 vor­ handen sein.
Bei dieser Ausführung des kombinierten Haupt- und Neben­ stromfilters wird der aus dem Stromteiler 30 austretende Nebenstrom in einen ersten Teilstrom 33, der den Filter­ körper 21 des Nebenstromfilters 20 durchsetzt, und einen zweiten Teilstrom 34 geteilt, der den weiteren Filterkör­ per 25 des Nebenstromfilters 20 durchsetzt. Nach Passieren des Filterkörpers 21 wird der Teilstrom 33 in den Ablauf­ kanälen 6 des gemeinsamen Gehäuses 40 gesammelt. Der zwei­ te Teilstrom 34 durchsetzt den weiteren Filterkörper 25 in Richtung auf den Deckel 5 des gemeinsamen Gehäuses 40 und tritt durch einen Überströmraum 35 aus, der zwischen der dem Hauptstromfilter 10 abgewandten Stirnseite 26 des wei­ teren Filterkörpers 25 und dem Deckel 5 des gemeinsamen Gehäuses 40 ausgebildet ist.
Die Filterkörper 21 und 25 des Nebenstromfilters 20 sind im Abstand von einer Gehäusewandung 42 des gemeinsamen Ge­ häuses 40 umgeben und liegen an Führungskörpern 41 an, die an der Gehäusewandung 42 ausgebildet sind. Dadurch wird der Wechsel der Filterkörper 21 und 25 sehr erleichtert. Der zweite Nebenstrom 34 tritt durch den Überströmraum 35 in einen Durchlaufkanal 43 über, der zwischen der Umfangs­ fläche der Filterkörper 21 und 25 und der Gehäusewandung 42 des gemeinsamen Gehäuses 40 ausgebildet ist. Der zweite Teilstrom 34 und der erste Teilstrom 33 vereinigen sich in den Ablaufkanälen 6 und dem Durchlaufkanal 7, durch die sie zum Motorblock 3 und damit zur Ölwanne zurückgeführt werden.
Bei Bedarf kann das gemeinsame Gehäuse 1 oder 40 auch mit einem konventionell ausgebildeten Kühlmantel versehen wer­ den.

Claims (16)

1. Kombiniertes Haupt- und Nebenstromfilter zum Filtrie­ ren einer verunreinigten Flüssigkeit in einem Druckum­ laufsystem, enthaltend ein Hauptstromfilter relativ großer Porenweite und ein Nebenstromfilter relativ kleiner Porenweite, die eingangsseitig mit einer Druckleitung des Druckumlaufsystems und ausgangsseitig mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit des Druckumlaufsystems in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptstromfilter (10) und das Nebenstromfilter (20) koaxial in einem gemein­ samen Gehäuse (1, 40) angeordnet sind und daß das Hauptstromfilter (10) einen Stromteiler (30) aufweist, durch den ein Teil der das Hauptstromfilter (10) durchsetzenden Flüssigkeit auf das Nebenstromfilter (20) leitbar ist.
2. Kombiniertes Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hauptstromfilter (10) über seine axiale Länge von dem Nebenstromfilter (20) mantelför­ mig umgeben ist.
3. Kombiniertes Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptstromfilter (10) einen Filterkörper (11) aus einem Drahtgewebe mit einer Po­ renweite im Bereich von 50 bis 100 µ aufweist.
4. Kombiniertes Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptstromfilter (10) in einem Hauptstromfiltergehäuse (15) angeordnet ist, welches das Hauptstromfilter (10) im Abstand umgibt und einen Durchlaufkanal (16) bestimmt, der mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht.
5. Kombiniertes Filter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stromteiler (30) an dem Hauptstrom­ filtergehäuse (15) an der dem Vorratsbehälter abge­ wandten Seite angeordnet ist und einen auswechselbar mit dem Hauptstromfiltergehäuse (15) verbundenen Kör­ per mit mindestens einem Durchgangskanal (31) bildet.
6. Kombiniertes Filter nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (1, 40) einen das Nebenstromfilter wenigstens teilweise einschließenden Ringraum (17) bestimmt, der an der dem Vorratsbehälter zugekehrten Seite durch ei­ nen Durchlaufkanal (7) mit dem Vorratsbehälter in Ver­ bindung steht.
7. Kombiniertes Filter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringraum (17) durch das Hauptstrom­ filtergehäuse (15) und das gemeinsame Gehäuse (1, 40) bestimmt ist.
8. Kombiniertes Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (1, 40) an einer dem Vorratsbehälter zugekehrten Stirnwand mit Ablaufkanälen (6) versehen ist, die zu dem Durchlauf­ kanal (7) führen.
9. Kombiniertes Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenstromfilter (20) mindestens einen Filterkörper (21, 25) aus gewickeltem Papier enthält.
10. Kombiniertes Filter nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Lage des gewickelten Filterkörpers (21, 25) aus zwei kreuzweise zusammengelegten Papier­ schichten zusammengesetzt ist, die durch eine Stütz­ struktur zusammengehalten werden.
11. Kombiniertes Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (21, 25) in einen perforierten Blechmantel eingeschlossen ist.
12. Kombiniertes Filter nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (1) an der dem Vorratsbehälter abgewandten Seite mit einem abnehmbaren Deckel (5) abdichtend ver­ schlossen ist und daß der Deckel (5), der Stromteiler (30) und die dem Deckel (5) zugekehrte Stirnseite (23) des Nebenstromfilters (20) einen Überströmraum (24) bestimmen, durch den ein aus dem Stromteiler (30) aus­ tretender Nebenstrom (32) auf das Nebenstromfilter (20) geleitet wird.
13. Kombiniertes Filter nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Nebenstromfilter (20) zur Vermeidung von Strömungskurzschlüssen eng in den Ringraum (17) eingepaßt ist.
14. Kombiniertes Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (40) an der dem Vorratsbehälter abgewandten Seite mit einem abnehmbaren Deckel (5) abdichtend verschlossen ist, daß zwischen dem Stromteiler (30) und dem Deckel (5) mindestens ein weiterer Filterkörper (25) des Ne­ benstromfilters (20) koaxial zu dem Hauptstromfilter (10) angeordnet ist, und daß ein erster Teilstrom (33) der aus dem Stromteiler (30) austretenden Flüssigkeit auf den Filterkörper (21) und ein zweiter Teilstrom (34) der aus dem Stromteiler (30) austretenden Flüs­ sigkeit durch den mindestens einen weiteren Filterkör­ per (25) leitbar ist.
15. Kombiniertes Filter nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (40) eine Gehäu­ sewandung (42) aufweist, die den Filterkörper (21) und den mindestens einen weiteren Filterkörper (25) unter Ausbildung eines Ringraums (43) umgibt, und daß der Ringraum (43) mit dem Durchlaufkanal (7) des gemeinsa­ men Gehäuses (40) in Verbindung steht.
16. Kombiniertes Filter nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gehäusewandung (42) nach innen gegen das Nebenstromfilter (20) vorspringende Führungskörper (41) enthält.
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