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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ölfilteranordnung zur Verwendung
in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung eine Ölfilteranordnung,
die sowohl ein mechanisch aktives Filterelement als auch ein chemisch
aktives Filterelement darin integriert aufweist. Konkret betrifft
die vorliegende Erfindung ein Ölfilter,
in welchem ein chemisch aktives Filterelement mehrere poröse Zusatzmittelausgabemodule aufweist,
wobei jedes der Zusatzmittelausgabemodule eine oder mehr Ölkonditionierungsverbindungen darin
enthält.
Die Zusatzmittelausgabemodule geben mit der Zeit langsam einen oder
mehr Ölkonditionierungswirkstoffe
in das Motoröl
ab.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
sind viele verschiedene Arten von Flüssigkeitsfiltern bekannt. Die
meisten derartigen Filter verwenden eine mechanische oder „siebende" Art von Filterung
mit einer austauschbaren Patrone mit einem porösen Filterelement darin, durch
welches das Öl
wiederholt zyklisch durchgelassen wird, um Verunreinigungen zu entfernen.
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In
der Ölfilterungstechnik
ist allgemein bekannt, dass ein normaler Betrieb eines Verbrennungsmotors,
insbesondere eines Dieselmotors, zur Bildung von Verunreinigungsstoffen
führt.
Diese Verunreinigungsstoffe umfassen unter anderem Ruß, welcher
aus der unvollständigen
Verbrennung des fossilen Brennstoffs gebildet wird, und Säuren, die aus
der Verbrennung resultieren. Beide dieser Verunreinigungsstoffe
werden während
des Motorbetriebs normalerweise in das Schmieröl eingeführt und neigen dazu, die Ölviskosität zu erhöhen und
unerwünschte
Motorablagerungen zu erzeugen, was zu einem verstärkten Motorverschleiß führt.
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Die
herkömmliche
Lösung
für diese
Probleme war, verschiedene Zusatzmittel in Schmieröle während ihrer
Ausgangsformulierung einzubringen. Um rußbezogene Probleme zu lösen, weisen
viele herkömmliche
Schmieröle
Dispersionsmittel auf, welche sich einer Agglomeration von Ruß darin
widersetzen. Diese funktionieren gut für eine kurze Zeitspanne, können sich
aber erschöpfen.
Außerdem
ist infolge der Grenzen der Löslichkeit
und der chemische Stabilität
dieser Dispersionsmittel in Öl
die Nutzlebensdauer des Schmieröls
und des Ölfilters
weniger als optimal.
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Um
diesen Wirkungen von sauren Verbrennungsprodukten entgegenzuwirken,
weisen viele herkömmliche
Motoröle
neutralisierende Zusatzmittel auf, die als überalkalisierte Reinigungsmittel
bekannt sind. Diese sind eine Quelle der TBN (Gesamtbasenzahl nach
engl. total base number), welche ein Maß für die Menge des überalkalisierten
Reinigungsmittels im Öl
ist. Die Verringerung der TBN ist ein bedeutender Grenzfaktor für viele
Verbrennungsmotoren und insbesondere für Hochleistungsanwendungen bei
Dieselmotoren.
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Um
den Motorschutz zu verbessern und andere Probleme zu bekämpfen, weisen
herkömmliche Schmieröle häufig ein
oder mehr weitere Zusatzmittel auf, welche Korrosionshemmstoffe
Antioxidationsmittel, Reibungsmodifikationsmittel, Stockpunkterniedriger,
Reinigungsmittel, Viskositätsindexverbesserer,
Antiverschleißwirkstoffe
und/oder Hochdruckwirkstoffe sein können. Die Einbeziehung dieser
weiteren Zusatzmittel kann vorteilhaft sein; bei herkömmlichen
Verfahren sind jedoch die Menge und die Konzentration dieser Zusatzmittel
durch die Fähigkeit
von Schmierölen,
diese Zusatzmittel zu suspendieren, sowie durch die chemische Stabilität dieser
Zusatzmittel im Öl
begrenzt.
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Andere
Lösungen
wurden neben dem herkömmlichen
Verfahren des Mischens von Zusatzmitteln mit Schmieröl vorgeschlagen.
Um zum Beispiel das Ausbilden von Schlamm in Öl zu bekämpfen, offenbaren das 1991
an Brownawell erteilte US-Patent 5,042,617 mit dem Titel „Method
of Reducing the Presence of Sludge in Lubricationg Oils"; und das 1995 an
Brownawell et al. erteilte US-Patent 5,478,463 mit dem Titel „Method
of Reducing Sludge and Varnish Precursors in Lubrication Oil" jeweils ein Ölfilter
und ein Verfahren zum Verringern der Menge von Schlamm in Schmieröl, wenn
es durch einen Motor zirkuliert. Diese Patente von Brownawell sehen
die Einbeziehung von Teilchen in einem Ölfilter vor, welche ölunlöslich und ölnetzbar
sind und welche mit Schlamm einen Komplex bilden, derart dass mindestens
etwas von dem Schlamm, mit dem diese Teilchen in Kontakt kommen,
auf den Teichen inmobilisiert wird. Das '617er Patent von Brownawell offenbart
die Einbeziehung von ölunlöslichen
und ölnetzbaren
Teilchen in einem Ölfilter,
welche auf einem modularisierten Substrat gehalten werden, wohingegen
das '463er Patent
von Brownawell die Einbeziehung solcher Teilchen offenbart, die
nicht auf einem Substrat gehalten werden, sondern gleichwohl im Ölfilter
gehalten werden.
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Ein
anderes Patent von Brownawell, welches die Verringerung von Verbrennungssäuren in Schmieröl betrifft,
ist das US-Patent 5,069,799, das 1991 erteilt wurde und den Titel „Method
For Rejuvenating Lubricating Oils" trägt.
Dieses Patent offenbart ein Ölfilter
und ein Verfahren zum Verringern der Menge von Verbrennungssäuren in
Schmieröl.
Konkret offenbart es ein Verfahren zum Regenerieren von Schmieröl, welches
die Verringerung von Verbrennungssäuren umfasst, durch folgendes
Durchlassen von Öl
hintereinander zuerst durch ein chemisch aktives Filtermedium, dann
ein physikalisch aktives Filtermedium und schließlich ein inaktives Filtermedium.
In diesem '799er
Patent weist das chemisch aktive Filtermedium eine starke Base auf,
um schwache Basen zu verdrängen,
welche sich mit Verbrennungssäuren
verbunden haben. Die Verbrennungssäure und die starke Base verbinden
sich dann, um ein Salz zu bilden, welches dann physikalisch durch
aufeinander folgende mechanische Filtermedien aufgefangen wird.
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Das
US-Patent Nummer 5,225,081 an Brownawell offenbart ein Verfahren
zum Entfernen von polynuklearen aromatischen Substanzen aus gebrauchtem
Schmieröl.
Das Verfahren der '081er
Bezugsquelle von Brownawell bezieht das Durchlassen von Öl durch
ein abgestuftes Ölfiltersystem
ein, welches ein chemisch aktives Filtermedium aufweisen kann. Das
chemisch aktive Filtermedium besteht aus einem Verbundmaterial,
welches Teilchen einer aktiven Komponente und ein thermoplastisches
Bindemittel aufweist, welche ein Produkt eines beheizten Extrusionsprozesses
sind. Basische Zusatzstoffe werden als ein Beispiel für Materialien
angegeben, welche zur Verwendung als chemisch aktive Filtermedien
geeignet sind. Aktivkohle wird in dieser Bezugsquelle ebenfalls
als eine bevorzugte Komponente des Filtermediums hervorgehoben.
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Einige
Konstruktionen für
mehrstufige Ölfilter sind
bekannt, wie beispielsweise jene, die in den US-Patenten Nummer 4,557,829 und 4,886,599
offenbart werden. US-Patent Nummer 4,886,599 an Bachmann et al.
offenbart eine Filterpatrone mit sequenziellen konzentrischen zylindrischen
Filterelementen sowohl zur chemischen als auch mechanischen Filterung
von Öl,
das in einer öldichten
Vakuumpumpe enthalten ist.
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Andere
Konstruktionen für Ölfilter,
welche zusätzliche
Zusatzmittel enthalten und diese Zusatzmittel mit der Zeit in Öl ausgeben,
werden in den US-Patenten Nummer 5,552,040 und 5,591,330 offenbart.
Einige Konstruktionen sind auch für Hochleistungskühlmittelfilter
bekannt, welche mit der Zeit Zusatzmittel abgeben, wie beispielsweise
jene, die in den US-Patenten Nummer
RE
37,369 , 5,741,433 und 5,948,248 offenbart werden.
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Obwohl
die bekannten Filter für
die Zwecke, für
die sie bestimmt sind, verwendbar sind, findet die Abgabe von zusätzlichen
Zusatzmitteln aus den bekannten Filtern häufig entweder unmittelbar nach
der Installation oder schneller, als zum Schutz des Öls notwendig
ist, statt. Anschließend
bleibt nach Verstreichen von etwas Zeit möglicherweise nur mehr wenig
oder gar kein Zusatzmittel im Filter zurück.
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Auf
dem Fachgebiet besteht immer noch ein Bedarf an einem verbesserten Ölfilter
mit einem vorteilhaften Ölzusatzmittel
darin eingebunden, wobei das Zusatzmittel im Laufe der Nutzlebensdauer
des Filters langsam abgegeben wird. Es besteht auch ein Bedarf an
einem verbesserten Ölfilter,
das die Nutzlebensdauer von Motoröl verlängern könnte, um einem Benutzer zu
ermöglichen,
die zeitlichen Abstände
zwischen Ölwechseln
in einem Fahrzeug, insbesondere einem Fahrzeug mit einem Dieselmotor,
zu verlängern.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Ölfilter bereit, wie in Anspruch
1 definiert. Die Ölzusatzmittelzusammensetzung
wird bereitgestellt, um den Wirkungen von sauren Verbrennungsprodukten
im Öl entgegenzuwirken.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ölfilter
bereitzustellen, das ein oder mehr vorteilhafte Ölzusatzmittel aufweist, welche
im Laufe der Lebensdauer des Filters langsam abgegeben werden.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird der Leser auf den folgenden Abschnitt
mit der ausführlichen
Beschreibung verwiesen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
gelesen werden sollte. In der gesamten folgenden ausführlichen
Beschreibung und in den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf
gleiche Teile.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt eines Ölfilters
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung:
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2 ist
eine Querschnittansicht des Filters von 1;
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3A ist
eine Seitendraufsicht eines Zusatzmittelausgabemoduls, das eine
Komponente des Ölfilters
von 1 und 2 ist;
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3B ist
eine Querschnittansicht des Zusatzmittelausgabemoduls von 3A;
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4 ist
eine Querschnittansicht eines Ölsfilters
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Querschnittansicht eines Ölsfilters
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine auseinander gezogene Querschnittansicht einer zweiteiligen Ölfilteranordnung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist
eine vereinfachte Draufsicht von oben auf eine Zusatzpatrone, welche
eine Komponente der Anordnung von 6 ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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In
der gesamten vorliegenden Spezifikation werden die relativen Positionsbegriffe „ober-", „unter-", „oben", „unten", „horizontal", „vertikal" und dergleichen
verwendet, um die Orientierung der Filter zu bezeichnen, die in
den Zeichnungen dargestellt sind. Diese Begriffe werden in einem
veranschaulichenden Sinne verwendet, um die abgebildeten Ausführungsformen
zu beschreiben, und sind nicht einschränkend gemeint. Es versteht
sich von selbst, dass in einer spezifischen Anwendung davon ein
Filter auf einem Motor in einer Orientierung eingebaut werden kann,
die sich von der, die in den Zeichnungen dargestellt ist, unterscheidet,
wie beispielsweise um 180 Grad gewendet oder quer zu der dargestellten,
und in solch einen Fall sind die zuvor aufgezeigten relativen Positionsbegriffe
nicht mehr genau.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Ölfilter 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform dieser
Erfindung dargestellt. Die Öldurchflussrichtung
durch das Filter 10 ist durch die Pfeile in 2 dargestellt,
welche einen Durchflussweg durch das Filter veranschaulichen.
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Das Ölfilter 10 weist
im Allgemeinen ein hohles zylindrisches Gehäuse 11, welches eine
Kammer 14 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 15 innerhalb
dieser Kammer und ein chemisch aktives Filterelement 16 auf,
das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 18 besteht
und ebenfalls innerhalb der Kammer im Gehäuse gehalten wird. Ein zylindrisches
Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 17 mit
winzigen Öffnungen
kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen
sein, um die Filterelemente 15, 16 darin unterstützend zu
halten.
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Ein
Gummidichtungsring 19 oder ein anderes inneres Dichtungselement
ist mittig an der Basis des Rahmens 17 vorgesehen, um das Öl entlang
des Durchflusswegs und durch die Filterelemente 15, 16 zu
leiten. Der Gummidichtungsring 19 kann auch ein flexibles
elastisches Dichtungselement mit einem integrierten Überdruckventil
darin aufweisen, wie beispielsweise jenes, das im US-Patent Nr. 6,214,215 offenbart
wird, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Alternativerweise kann das Ölfilter 10 ein
federbelastetes oder anderes herkömmliches Überdruckventil einer Art, die
auf dem Fachgebiet bekannt ist, umfassen.
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Eine
Basisplatte 20 des Gehäuses 11 weist mehrere
Einlässe 22 auf,
die dadurch ausgebildet und in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind. Die
Basisplatte 20 weist auch eine mittige Auslassöffnung 24 auf.
Die Auslassöffnung 24 weist
mehrere Innengewinde auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung
des Filters 10 auf einem hohlen, rohrförmigen Verbindungsstück mit Außengewinde
auf einem Motorblock (nicht dargestellt) zu ermöglichen. Eine ringförmige äußere Dichtung
oder Flachdichtung 25 fügt
sich eingreifend in eine Nut 26, die auf der unteren Fläche der
Basisplatte ausgebildet ist, um sich einem Ölaustritt von der Basis des
Filters nach außen
zu widersetzen.
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In
der abgebildeten Ausführungsform 10 von 1 und 2 ist
das mechanisch aktive Filterelement 15 ein herkömmliches
zylindrisches Element, das aus einem zickzackplissierten Filterpapier
hergestellt ist.
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Ferner
ist in der Ausführungsform
von 1 und 2 das chemisch aktive Filterelement 16 ebenfalls
in der allgemeinen Form eines Zylinders vorgesehen und radial und
koaxial innerhalb des mechanischen Filterelements 15 angeordnet.
In dieser ersten Ausführungsform 10 befindet
sich das chemisch aktive Filterelement 16 innerhalb und
daher stromabwärts
vom mechanischen Filterelements 15, um zu ermöglichen,
dass eine mechanische Filterung vor der chemischen Reaktion von
unerwünschten Verunreinigungsstoffen
aus dem Öl
mit der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemischen Filterelements 16 stattfindet.
Die Anordnung des chemisch aktiven Filterelements 16 zwischen
dem mechanisch aktiven Filterelement 15 und dem Rahmenelement 17,
wie in der ersten Filterausführungsform 10 dargestellt,
positioniert es im Durchflussweg stromabwärts vom mechanischen Filterelement
und erhält
dennoch noch die größtmögliche Stützung vom
Rahmenelement 17. Dies kann nützlich sein, wenn das chemische
Filterelement 16 aus mehreren getrennten und unverbundenen
Modulen 18 besteht.
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Alternativerweise
können
die einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 18, welche das
chemisch aktive Filterelement 16 bilden, aneinander geklebt oder
anderweitig kohäsiv
miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches
und dennoch hochporöses
Filterelement 16 zu bilden, das zu einer unabhängigen Selbsttragfähigkeit
imstande ist.
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Die
Zusatzmittelausgabemodule 18, welche das chemische aktive
Filterelement 16 bilden, sind ein wichtiges Merkmal des
Filters 10 hiervon.
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Die
Zusatzmittelausgabemodule 18 sind aus einer Kombination
von Materialien hergestellt. Nunmehr unter Bezugnahme auf 3A und 3B ist ein
repräsentatives
Zusatzmittelausgabemodul 18 dargestellt. Das Modul 18 weist
ein Modulgehäuse
in Form einer hohlen Hülse 23 auf,
welche vorzugsweise aus einem Keramik- oder Polymermaterial gebildet
ist. Die Gehäusehülse 23 weist
eine verhältnismäßig dünne Wand 31 auf,
welche mehrere Öffnungen 27 aufweist,
die dadurch ausgebildet sind, um die Diffusion einer vorteilhaften
Zusatzmittelzusammensetzung 33 nach außen davon zu ermöglichen.
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Innerhalb
des Inneren der Gehäusehülse 23 ist
eine vorteilhafte Zusatzmittelzusammensetzung 33 angeordnet,
die ein oder mehr Zusatzmittel aufweist, welche aus der Gruppe bestehend
aus basischen Zusatzstoffen, Korrosionshemmstoffen, Metalldeaktivatoren,
Antioxidationsmitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikationsmitteln, Ölstabilisierungsmitteln,
Stockpunkterniedrigern, Reinigungsmitteln, Viskositätsindexverbesserern,
Antiverschleißwirkstoffen,
Hochdruckwirkstoffen, Mischungen der zuvor dargelegten Zusatzmittel
und/oder anderen bekannten vorteilhaften Zusatzmitteln ausgewählt sein
können.
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Die
Zusatzmittelzusammensetzung 33 wird vorzugsweise in einem
heißen
flüssigen
Zustand in die Gehäusehülse 23 eingespritzt
und verfestigt sich, wenn sie abkühlt. Alternativerweise kann
die Zusatzmittelzusammensetzung 33 in Pulverform beigegeben
werden, oder sie kann in einem Fett oder in einem Wachs dispergiert
werden. Die Zusatzmittelzusammensetzung 33 ist vorzugsweise
in heißem
Motoröl
mindestens teilweise löslich.
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Wie
in 3B dargestellt, weist das Zusatzmittelausgabemodul 18 eine
poröse
oder halbporöse Membran 35 auf,
welche die Gehäusehülse 23 bedeckt
und umgibt. Die Membran 35 ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial
gebildet, welches aus der Gruppe bestehend aus Polysulfonen, Wachsen, Polymethylenpenten
oder einem anderen geeigneten durchlässigen oder halbdurchlässigen Material
ausgewählt
sein kann. Das Material, das für
die Membran 35 gewählt
wird, kann in einer heißen Ölumgebung
stabil sein, oder es kann ein Material sein, welches in einer heißen Ölumgebung
mit der Zeit erodiert. Die Membran 35 ermöglicht es,
dass die vorteilhafte Zusatzmittelzusammensetzung 33 aus
dem Zusatzmittelausgabemodul 18 langsam in das Öl abgegeben
wird, um dadurch das Öl
mit der Zeit auf eine dosiere Art und Weise zu konditionieren.
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Der
basischen Zusatzstoff der Zusatzmittelausgabemodule ist, falls verwendet,
vorzugsweise ein basisches Salz, das aus der Gruppe bestehend aus
Calciumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Aluminiumdihydroxynatriumcarbonat, Magnesiumoxid,
Magnesiumcarbonat, Zinkoxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid,
Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid und Mischungen davon ausgewählt ist.
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Andere
Materialien können
den Zusatzmittelausgabemodulen beigegeben werden, falls gewünscht.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die Zusatzmittelausgabemodule, falls gewünscht, aneinander geklebt oder
anderweitig miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches
und dennoch gelochtes und hoch poröses chemisches Filterelement 16 zu
bilden. Wenn die Zusatzmittelausgabemodule 18 auf diese
weise miteinander verbunden werden, wird das Rahmenelement 17 nicht
benötigt und
kann weggelassen werden, falls gewünscht.
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Wenn
während
der Verwendung heißes Öl langsam
hinter und um die Zusatzmittelausgabemodule 18 im chemisch
aktiven Filterelement fließt,
tritt etwas von dem Öl
in die Öffnungen 27 der
Modulgehäuse
ein und bewirkt, dass eine kleine Menge des vorteilhaften Zusatzmittels 33 vom
Modulgehäuse 23 nach
außen
durchtritt und sich mit dem Öl
mischt. Falls verwendet, wirkt die basische Salzkomponente des Zusatzmittels 33,
um sauren Verbrennungsprodukten entgegenzuwirken und sie zu neutralisieren. Diese
Neutralisierung von sauren Verbrennungsprodukten ermöglicht eine
viel längere
Nutzlebensdauer von einigen anderen Ölzusatzmitteln, wie beispielsweise
Dispersionsmitteln und Zinkdialkyldithiophosphat (ZDP), welche im Öl durch
den Hersteller davon vorgesehen sind. Dies wiederum ermöglicht größere Abstände zwischen Ölwechseln,
als dies ohne das chemisch aktive Filterelement möglich ist.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 4 ist ein Querschnitt eines Ölfilters 210 in
Verbindung mit einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das Ölfilter 210 in
dieser Ausführungsform
weist im Allgemeinen ein zylindrisches Gehäuse 211, welches einen hohlen
Raum 214 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 215 innerhalb
dieses Raums und ein chemisch aktives Filterelement 216 auf,
das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 218 besteht,
ebenfalls innerhalb des hohlen Raumes im Gehäuse gehalten wird und innerhalb
des mechanisch aktiven Filterelements angeordnet ist. Die Zusatzmittelausgabemodule 218 sind
mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18, wie in Verbindung
mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben,
im Wesentlichen identisch.
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Wie
bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die
einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 218, welche das chemisch aktive
Filterelement 216 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig
kohäsiv
miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches
und dennoch hoch poröses
Filterelement 216 zu bilden, das dazu imstande ist, sich
unabhängig
selbst zu tragen. Mit Ausnahme der Konfiguration und der Anordnung
der jeweiligen mechanischen und chemischen Filterelemente 215, 216,
wie in diesem Abschnitt spezifiziert, ist das Ölfilter 210 mit dem Ölfilter 10 der
ersten Ausführungsform,
wie hierin zuvor beschrieben, im Wesentlichen identisch.
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In
der Ausführungsform 210 von 4 ist das
mechanisch aktive Filterelement 215 ein herkömmliches
zylindrisches Element, das aus zickzackplissiertem Filterpapier
hergestellt ist.
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Das
chemisch aktive Filterelement 216 ist in dieser Ausführungsform
ebenfalls in Form eines Zylinders vorgesehen, und es ist radial
und koaxial außerhalb
des mechanisch aktiven Filterelements 215 angeordnet. Ein
zylindrisches Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 217 mit winzigen Öffnungen
kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 211 vorgesehen sein,
um die Filterelemente 215, 216 darin unterstützend zu
halten. In dieser zweiten Ausführungsform 210 befindet
sich das chemisch aktive Filterelement 216 außerhalb
und daher stromaufwärts
vom mechanischen Filterelement 215, um eine chemische Modifikation
von Säuren
oder anderen unerwünschten Verunreinigungsstoffen,
die möglicherweise
im Öl vorhanden
sind, mit der Zusatzmittelzusammensetzung des chemischen Filterelements 216 vor
der mechanischen Filterung zu ermöglichen.
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In
dieser zweiten Ausführungsform 210 wurden
die oberen und unteren horizontalen Segmente 220, 222 des
Rahmenelements 217 im Vergleich zum Rahmenelement 17 von
der ersten Ausführungsform nach
außen
zur Außenwand
des Gehäuses 211 erweitert,
um die Zusatzmittelausgabemodule 218 des chemisch aktiven
Filterelements dazwischen aufzunehmen. Der Abschnitt des unteren
horizontalen Segments 222 des Rahmenelements unter dem
chemischen Filterelement 216 ist jedoch mit winzigen Öffnungen
ausgeführt,
wie darstellt, um zu ermöglichen,
dass Öl
frei dadurch fließt.
Die vertikale Innenwand 224 des Rahmenelements 217 ist
notwendigerweise auch mit winzigen Öffnungen versehen, um einen Ölfluss dadurch
zu ermöglichen.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 5 ist ein Ölfilter 310 gemäß einer
dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Mit Ausnahme der Konfiguration
und der Anordnung der jeweiligen mechanischen und chemischen Filterelemente 315, 316 und
der dazugehörigen
Komponenten ist das Ölfilter 310,
sofern in diesem Abschnitt nicht anders angegeben, mit dem Ölfilter 10 der
ersten Ausführungsform,
wie hierin zuvor beschrieben, im Wesentlichen identisch.
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Das Ölfilter 310 in
dieser Ausführungsform weist
im Allgemeinen ein hohles zylindrisches Gehäuse 311, welches eine
Kammer 314 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 315 innerhalb
dieser Kammer und ein chemisch aktives Filterelement 316 auf,
das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 318 besteht, ebenfalls
innerhalb der Kammer im Gehäuse
gehalten wird und unter und vor dem mechanisch aktiven Filterelement 315 angeordnet
ist. Die Zusatzmittelausgabemodule 318 sind mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18,
wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben,
im Wesentlichen identisch.
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Wieder
ist der Durchflussweg durch das Filter durch die Pfeile in der Zeichnung
dargestellt.
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Wie
bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die
einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 318, welche das chemisch aktive
Filterelement 316 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig
kohäsiv
miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches
und dennoch hoch poröses
Filterelement 316 zu bilden, das imstande ist, sich unabhängig selbst
zu tragen.
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In
der Ausführungsform 310 von 5 ist das
mechanisch aktive Filterelement 315 ein herkömmliches
zylindrisches Element, das aus zickzackplissiertem Filterpapier
hergestellt ist. Ein zylindrisches Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 317, der
selektiv mit winzigen Öffnungen
versehen ist, kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 311 vorgesehen
sein, um das mechanisch aktive Filterelement 315 darin
unterstützend
zu halten. Auch in dieser Ausführungsform
können
poröse
ringförmige
obere beziehungsweise untere Trenneinrichtungen 320, 322 mit
winzigen Öffnungen über und/oder
unter dem chemisch aktiven Filterelement 316 angeordnet
sein, um die Zusatzmittelausgabemodule 318 des chemisch
aktiven Filterelements dazwischen zu halten. Die Trenneinrichtungen 320 und/oder 322,
falls verwendet, können
solide Platten sein, die selektiv mit kleinen Öffnungen versehen sind, oder
sie können Maschensiebe
sein. Die obere Trennvorrichtung 320 ist so aufgebaut und
auslegt, dass Öl
nur zur Außenfläche des
mechanisch aktiven Filterelements 315 durchtritt, derart
dass das Öl
mechanisch gefiltert werden muss, bevor es das Filter 310 verlässt.
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Das
chemisch aktive Filterelement 316 ist in dieser Ausführungsform
ebenfalls in Form eines abgeflachten Zylinders bereitgestellt, und
es ist unter dem mechanisch aktiven Filterelement 315 angeordnet.
In dieser Ausführungsform 310 befindet
sich das chemisch aktive Filterelement 316 unter dem mechanischen
Filterelement 315, weshalb es dem mechanischen Filterelement
im Durchflussweg vorangeht, um eine chemische Modifikation von Säuren oder
anderen unerwünschten
Verunreinigungsstoffen, welche im Öl vorhanden sein können, mit
der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemisch aktiven
Filterelements 316 vor der mechanischen Filterung zu ermöglichen.
Ein mittiges Dichtungselement 319 ist ebenfalls vorgesehen,
und es ist ähnlich
wie der Gummidichtungsring 19, der zuvor in Verbindung mit
der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde.
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Die
Konstruktion stellt sicher, dass das Öl vollständig durch das chemisch aktive
Filterelement durchtritt, bevor es das mechanisch aktive Filterelement
erreicht, und sie stellt mehr und eine länger dauernde Wechselwirkung
zwischen dem Öl
und dem chemisch aktiven Filterelement als die Konstruktion von 4 bereit.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 6 ist eine Ölfilteranordnung 410 gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ölfilteran ordnung 410 in
dieser Ausführungsform weist
zwei Hauptteile auf, ein herkömmliches Ölfilter 402,
das in der Zeichnung oben dargestellt ist, und eine Zusatzpatrone 404,
die unter dem herkömmlichen
Filter argestellt ist.
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Das
herkömmliche Ölfilter 402 umfasst
ein mechanisch aktives Filterelement 415 innerhalb eines
zylindrischen Gehäuses 411.
Das herkömmliche Ölfilter 402 weist
ferner eine Basisplatte 420 auf, welche mehrere Einlassöffnungen 422,
die in einem kreisförmigen
Muster angeordnet sind, sowie eine mittige Auslassöffnung 424 aufweist.
Die Basisplatte 420 ist als ein einstückiger Teil des zylindrischen
Gehäuses 411 versehen,
und ein ringförmiges
Dichtungselement 425 fügt
sich eingreifend in eine Nut 426, die auf der unteren Fläche der
Basisplatte ausgebildet ist. Die Auslassöffnung 424 weist mehrere Innengewinde
auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung des Filters 402 auf
einem hohlen, rohrförmigen
Steckverbindungsstück 409 mit
Außengewinde
der Zusatzpatrone 404 zu ermöglichen.
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Die
Zusatzpatrone 404 ist so ausgeführt, dass sie an einem hohlen,
rohrförmigen
Verbindungsstück
mit Außengewinde
auf einem Motorblock (nicht dargestellt) dreh- und verschraubbar anschließt und dann
das herkömmliche
Filter 402 dreh- und verschraubbar darauf befestigt bekommt.
Die Zusatzpatrone 404 weist ein zylindrisches Gehäuse 405 mit
einer Seitenwand 406, einer Basisplatte 407, die
mit der Unterkante der Seitenwand abdichtend verbunden ist, und
eine Deckplatte 408 auf, die mit der Oberkante der Seitenwand
abdichtend verbunden ist.
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Die
Deckplatte 408 weist mehrere Auslassöffnungen 412 auf,
die darin über
dem chemisch aktiven Filterelement 416 ausgebildet sind,
um zu ermöglichen,
dass Öl
von der Zusatzpatrone 404 nach außen und dann in die Einlässe 422 des
herkömmlichen Ölfilters 402 fließt.
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Die
Basisplatte 407 der Zusatzpatrone 404 weist mehrere
Einlassöffnungen 432,
die in einem kreisförmigen
Muster angeordnet sind, sowie eine mittige Auslassöffnung 434 auf.
Die Basisplatte 407 ist als ein einstückiger Teil des zylindrischen
Gehäuses 405 vorgesehen,
und ein ringförmiges
Dichtungselement 435 fügt
sich eingreifend in eine Nut 436, die auf der unteren Fläche der
Basisplatte ausgebildet ist. Die Auslassöffnung 434 weist mehrere Innengewinde
auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung der Zusatzpatrone 404 an
einem hohlen, rohrförmigen
Verbindungsstück
mit Außengewinde
auf einem Motorblock (nicht dargestellt) zu ermöglichen.
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Das
hohle, rohrförmige
Steckverbindungsstück 409,
welches ein Außengewinde
aufweist, ist in der Mitte der Deckplatte 408 vorgesehen,
und ein zylindrisches Trennwandelement 403 ist mittig innerhalb
des Patronengehäuses 405 angeordnet
und bildet eine Flüssigkeitsdichtung
an den oberen und unteren Flächen
davon. Das zylindrische Trennwandelement 403 ist vorzugsweise
aus einem öltoleranten Elastomer
hergestellt.
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Die
Zusatzpatrone 404 enthält
ein chemisch aktives Filterelement 416 darin. Das chemisch
aktive Filterelement 416 besteht aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 418,
wird innerhalb eines hohlen Raums im Patronengehäuse 405 gehalten und
ist radial außerhalb
des zylindrischen Trennwandelements 403 angeordnet. Die
Zusatzmittelausgabemodule 418 sind mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18,
wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben,
im Wesentlichen identisch.
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Wie
bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die
einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 418, welche das chemisch aktive
Filterelement 416 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig
kohäsiv
miteinander verbunden sein, um ein im Wesent lichen ganzheitliches
und dennoch hoch poröses
Filterelement zu bilden, das imstande ist, sich unabhängig selbst
zu tragen.
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Auch
in dieser Ausführungsform
kann ein poröses
ringförmiges
unteres Maschensieb 419 unter dem chemisch aktiven Filterelement 416 angeordnet sein,
um die Zusatzmittelausgabemodule 418 des chemisch aktiven
Filterelements darüber
zu halten. Falls verwendet, kann das Maschensieb 419 auf
einem quer verlaufenden horizontalen Flansch 429 aufliegen,
welcher ein einstückiger
Teil des zylindrischen Trennwandelements 403 ist.
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Wenn
das herkömmliche Ölfilter 402 an
der Zusatzpatrone 404 befestigt ist, funktioniert die gesamte
Anordnung 410 auf eine ähnliche
Art und Weise wie das Ölfilter 310 in 5.
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Das
chemisch aktive Filterelement 416 ist in dieser Ausführungsform
ebenfalls in Form eines Zylinders vorgesehen und, wenn die gesamte
Anordnung 410 als ein Ganzes betrachtet wird, ist das chemisch
aktive Filterelement unter dem mechanisch aktiven Filterelement 415 des
herkömmlichen Ölfilters 402 angeordnet,
weshalb es dem mechanischen Filterelement 415 im Durchflussweg
vorangeht, um eine chemische Modifikation von Säuren oder anderen unerwünschten
Verunreinigungsstoffen, die im Öl vorhanden
sein können,
mit der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemisch aktiven
Filterelements 416 vor einer mechanischen Filterung zu ermöglichen.
Die Konstruktion stellt sicher, dass das Öl vollständig durch das chemisch aktive
Filterelement 416 durchtritt, bevor es das mechanisch aktive Filterelement 415 erreicht,
und stellt mehr und eine länger
dauernde Wechselwirkung zwischen dem Öl und dem chemisch aktiven
Filterelement 416 als die Konstruktion von 4 bereit.
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Wahlweise
kann, wie in 7 dargestellt, die Zusatzpatrone 404 ein
Paar von hohlen Rohren 437, 438 aufweisen, die
an der Seitenwand 406 davon befestigt sind und die mit
dem Inneren des Patronengehäuses 405 in
Verbindung stehen. Falls verwendet, sind diese Rohre 437, 438 vorgesehen,
um eine Verbindung der Zusatzpatrone mit einem wärmeaustauscher 440 zu
ermöglichen,
um eine Abkühlung
des Öls
zu ermöglichen,
das dadurch durchtritt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung hierin in Bezug auf eine Anzahl von bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben wurde, soll die vorangehende Beschreibung veranschaulichend
und nicht einschränkend
sein. Für
Fachleute ist zu erkennen, dass viele Modifikationen der bevorzugten
Ausführungsformen
vorgenommen werden könnten,
welche funktionieren würden.
Es ist vorgesehen, dass alle derartigen Modifikationen, welche innerhalb
des Rahmens der Ansprüche
liegen, innerhalb des Rahmens und des Geistes der vorliegenden Erfindung sind.