DE7504581U - Filter - Google Patents

Filter

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Description

Fi lter
Die Erfindung bezieht sich auf Filter derjenigen Gauart, die eine mikroporöse Buchse aus Filtermittel aufweisen, die gegenüber einem Gehäuse abgedichtet gehalten 1st und zum Ausscheiden von Teilchen und Flüssigkeitströpfchen, die submikronische Abr.essungen haben, aus einem Strömuncsmittel dienen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Enden eines Rchres aus Filtermittel gecen Endkappen mit oder ohne Zwischenschaltung von Ringdichtungen oder Dichtungsscheiben zum Abdichten der Enden zu verklemmen und dadurch das Strömungsmittel zu zwingen, durch das Filtermittel hindurchzutreten. Diese Ausführung hat sich als zufriedenstellend erwiesen für Grobfilter, d.h. Filter, deren Filtermittel Teilchen mit den Abmessungen von 50 Mikron und mehr zurückhalten, aber bei feineren Ausscheidungen, beispielsweise zum Zurückhalten vcr. Teilchen die Abmessungen von 10 Mikron oder weniger haben, insbesoncere Abmessungen von weniger als 1 Mikron, bildeten sich Leckkar.ale zwischen der Filtermittel und den Endkappen oder Rinrdi chtur.cen, was Ercsionserscheinungen an den Filtermittelbegrenzungen und vorzeitigen Ausfall zur Folge hat und dazu führt, da3 ungefiltertes Strömungsmittel an dem beschädigten Filter entlangströmt.
Die Erfindung betrifft einen Filter zum Ausscheiden von kleinen Teilchen und Flüssigkeitströpfchen mit sehr geringen bzw. submikronisehen Abmessungen aus einem Strömungsmittel, mit einer mikro-
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porösen Buchse aus Filtermittel ,die gegenüber einem Gehäuse abgedichtet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filter dieser Bauart so zu gestalten, das eine Beschädigung an den Filtermittelgrenzbereichen verhindert und auch nach längerer Betriebsdauer sichergestellt bleibt, da3 alles eingeleitete Strönungsmittel auch dann zuverlässig gefiltert wird, wenn sehr kleine Teilchen ausgeschieden werden sollen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes Filter vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die Filterbuchse eine rohrförmige mikroporöse Schicht eines Filtermittels aufweist, deren Fasern eine Vielzahl von Poren in einem Bereich von Abmessungen aufweisen, die erheblich kleiner sind als 50 Mikron, und durch ein Bindemittel verstärkt sind,und daß die rohrförmige Filtermittelschicht in Gebrauchsstellung so gehalten ist, daß ihre freien Endbereiche in entsprechenden Kanälen zusammengedruckt werden, die in oder wenigstens unter Verwendung eines in jedem Bereich angebrachten undurchlässigen Bauteiles gebildet sind und wenigstens teilweise eine Strömungsbahn durch die Filterschir.it hindurch begrenzen, wobei die freien Endbereiche der rohrförmigen Filt'jrmittelschicht beim Zusammenbau in den Kanälen zusammengedrückt werden, wodurch die Filterschicht eine undurchlässige Druckdichtung mit den Wänden der Kanäle bildet.
Wenigstens eine Seitenwand eines jeden Ringraumes ist vorzugsweise keilförmig geneigt, und die freien Enden der Filterschicht werden ' vorzugsweise an den inneren und/oder äußeren Rändern entsprechend geneigt, wodurch sich ein satter gleichmäßiger Sitz rings am Umfang eines jeden Endbereiches beim Zusammenbau ergibt, und ein Längs druck im Filterrohr wird in eine seitliche Kompression der Filterrohrwandung umgewäidelt. Die undurchlässigen Teile umfassen vorzuqsweise eine erste Endkappe zum Abschließen eines Endes des Filterrohres und eine zweite Endkappe, die einen Einlaß für eine Strömungsmittelströnung aufweist, der mit dem Innenraum des Filterrohres in Verbindung steht, wenn aie zweite Endkappe gegen das andere tnde des Filterrohres gehalten ist.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß keine neuen Endkappen für Ausvechselfilterpatronen benötigt werden, wenn das Filtermittel ersetzt wird, und auch der Vorgang eines gesonderten Abdichtens der Endkappen gegenüber dem Filtermittel entfällt bei der Herstellung der Filterpatronen. Dadurch wird es möglich, die Kosten zu mindern und eine preiswerte Filterpatrone zu schaffen; zusätzlich kann eine Abstützung für die Fi1termittelschicht als Teil des Filters ausgeführt sein, und es ist nicht notwendig, die Abstützung oder Abstützungen in der Auswechself1lterpatrone vorzusehen.
Eine Abstützung für das Filtermittel ist vorzugsweise auf der im BetHebsstrom^oVarts des Filtermittels liegenden Seite angebracht und kann auch aus perforiertem Metallblech, Streckmetallblech oder Metallschaum beispielsweise aus 0,5 mm (26 gauge) rostfreiem Stahl, Messing oder Kadmium-beschichtetem Weichstahl und einem weiteren porösen Rohr gebildet sein. Beispielsweise wird eine Haltebuchse aus offenporigem Kunststoffschaum bevorzugt als Nar.hfilter zum Zurückhalten von zusammengeflossenen HUssigkeitströpfchen wie niedergeschlagenem ölnebel und kondensiertem Wasserdampf stromabwärts der Stütze verwendet.
Die Funktionen des Stützrohres und der Nachfilterschicht können in einem einzigen Teil kombiniert werden, das aus einem offenporigen Hetallschaum in Rohrform gebildet ist und das Filterrohr stromabwärts des Filters im Betrieb umschließt und abstützt und alle zusammengeflossenen Flüssigkeitströpfchen auffängt. Das Metal Ischaumrchr hat vorzugsweise eine flexible Ringdichtung an jeden Ende und dichtet das Rohr gegenüber den Endkappen ab.
Im Betrieb wird vorzugsweise ein Vorfilter verwendet, d.h. ein Strömungsmittelfilter gröberen Grades, um größere Teile auszuscheiden, welche die mikroporöse Filterschicht schnell verstopfen und dadurch ihre Betriebslebensdauer mindern könnten. Dieses Vorfilter kann in demselben Filterkörper wie die mikroporösen Filterelemente angebracht werden und hat vorzugsweise Rohrform mit einer Endkappe, die undurchlässig sein kann, aber nicht muS, und kann koaxial zum mikroporösen Filterelement stromaufwärts der Betriebsströmungsbahn d.h. Innerhalb oder außerhalb des mikroporösen Filterrohres
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in Abhängigkeit von der normalen Strömungsrichtung angebracht sein.
Eine Zugstange wird vorzugsweise verwandet zum Aufbringen einer axialen Längskompressionskraft zwischen den Endkappen. Die Zugstange kann an einem Ende an einer dsr Eiidkappen befestigt sein und beim Durchtritt durch die andere Endkappe des zusammengebauten Filters durcn ein auf ihr angebrachtes Schraubengewinde in eine Schraubenmutter einoreifen, un die beiden Er.dkappen zusammenzuziehen und dadurch das Filterrohr zusarmenzudrUcker. Eine Ringdichtung wird vorzugsweise gegenüber der Endkappe zwischengeschaltet, um eine ströraungsmittelsichere Dichtung zu erzielen. Alternativ oder zusätzlich kann die Zugstange am Filtergehäuse befestigt und im Betrieb durch beide Endkappen hindurchgeflihrt wenden und auf ihrem entfernt liegenden Ende mit einem Schraubengewinde in ein Muttergewinde eingreifend und dadurch die Endkappe axial gegen das Filtergehäuse ufLV.ken. Die Ausführung, bei welcher die Zugstange an einer Endkappe befestigt ist, kann als separate Filterpatrone gestaltet sein, die vormontiert und im Filtergehäuse später mittels eines Schraubgewindes oder anderer Kupplungsmittel befestigt werden kann.
Wo mit großen Rückdruckbelastungen zu rechnen ist, kann die mikroporöse Filterschicht vorzugsweise auf der normalerweise stromaufwärts liegenden Seite z.B. durch eine Schraubenfeder verstärkt •.-erden, die einen natürlichen Außendurchmesser hat, der etwas größer ist als der Innendurchmesser des Filterrohres.
Die flüssigen Aerosoltröpfchen fließen beim Aufprall auf die Fi'-terfasern in größeren Flüssigkeitstropfen zusammen, und diese werden von d*»r Strömung durch die Außenfläche der Filterschicht hindere, r.it^enorc^en, wo sie als unregelmäßig verteilte Punkte in Erscheinung treten. Die viel größere Porsnabir.essung der Nachfiltarschic^t ermöglicht es, daß die größeren, aus der mikroporösen Filterschicht herausgetragenen FVüssickeititropfen stromabwärts zum bcdenteil der Schaumschicht absinken, vo sie ein feuchtes Band bilaen. Die überschüssige Flüssigkeit tropft aus dem Filteraggregat herab in einer Sumpf des Filterkörpers, von wo sie von hand oder automatisch abgelassen werden kann.
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Das poröse Material für die Machfilterschicht hat vorzugsweise, bezogen auf sein Volumen, eine große Oberfläche, beispielsweise haben die Polyurethan- und Aluminio~schaurcrohre eine Oberfläche von etwa 6560 qm je cbrn Volumen (2000 Quadratfuß, je Kubikfuß).
Die in der Filtermittelschicht verwendeten Fasern sind derart beschaffen und angeordnet, da3 sie der Schicht eine Vielzahl von Poren mit einem Durchmesser in Bereichen bis zu 50 Mikron geben, und können Kunststoff-verstärkt sein durch Aushärten eines Kissens aus Fasern, die mit Verstärkungskunstharzen wie Epoxyd oder Form- · aldehyd-Kunststoff imprägniert sind; die Fasern können Durchmesser in Bereichen bis zu 4 Mikron haben. Die Oberfläche des Elementes, die normalerweise in Kontakt ist mit den Endkappen, wird vorzugsweise se geformt oder gepreßt, daß sie große Oberflächenglätte erhält.
Der Üblicherweise zylindrische Filtermittelkörper kann für sich ändernde Anforderungen in verschiedenen Porösitätsbsreichen vorgesehen werden, beispielsweise einer feinen Porengröße mit Poren von Abmessungen im Bereich von 1 bis 7 Mikron, einer mittleren Porengröße mit Poren in jeweiligen Bereichen von 7 bis 11 und 11 bis 24 Mikron und einer kleinen (bzw, hier größeren.) Porengröße mit Poren im Bereich von 24 bis 40 Mikron.
Die Fasern des FiIternittelkörpers sind vorzugsweise nicht absorbierend, d.h. Fasern oder Kurzfasern mit geringer Feuchtigkeitsauf nahne, die üblicherweise kleiner sind als 1,5 %. Vorzugsweise werden Glasfasern, beispielsweise Borsilikatsfasern verwendet. Die Faser muß sehr fein sein, aber es ist nicht notwendig, da3 die "'c'nrznhl der Faser in der gleichen Größenordnung liegt wie die zurückgehaltenen verunreinigten Teilchen oder die Tropfen, die auf ihnen zusanmer.f 1 ießen.
Die Faserdurchmesser des Filtermittelkörpers der feinen Porengrööe liegen vorwiegend in der Größenordnung von 0,5 Mikron, die des Filtermittelkörpers von mittlerer Porengröße vorzugsweise in oqt entsprochenden Größenordnung von 1 und 2 Mikron, während die Fasel curcr.ncsser des Filtermittelkörpers einer kleinen (d.h. hier Cr:,3eren) Porengröße, der Poren im Bereich von 24 bis 40 Mikron hat, vorwiegend in der Größenordnung von 4 Mikron liegen.
Es wurde festgestellt, daß ein Filtermittelzylinder der kleinen (d.h. hier größeren) Porengröße 91 % der Verunreinigungen auffängt, die Abmessungen im Bereich von 0,05 bis 2 Mikron aufweisen, während die Filternri ttelbuchsen, die kleinere Porengrößen haben, über 99 * solcher Verunreinigungen ausscheiden und die Filtermittel büchsen mit feiner Porengröße eine tatsächlich vollständige Ausscheidung von 99,999 % bewirken.
Die Zeichnung gibt bevorzugte Ausführungen der Erfindung beispielsweise wieder= Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Filtergehäuses einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Filters,
Fig. 2 einen ähnlichen Längsschnitt einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Filters und
Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt eines dritten erfin-
dungsgemäßen Filters.
Das in Fig. 1 gezeigte Filter umfaßt ein bombenförmijes Filtergehäuse 1, das mittels eines Kragenstückes 2 an einem Einlaß- und Auslaßkcpf 3 befestigt ist, in den ein EinlaSkanal 4 und ein Auslaßkanal 5 eingeformt sind. Eine Filterpatrone wird in den Kopfstück 3 mittels eines eingeschraubten Gewindestückes 6 gehalten, das eine obere Endkappe 7 der Patrone bildet. Das Gewindestück 6 hat Fenster 8, welche die Verbindung zwis9hen den Einlaßkanal 4 und den Innenraur. des Gewindestückes und damit der Filterpatrone herstellen. Die Patrone hat noch eine zweite abschließende Endkappe 9, die mit den Cewindestück 6 durch eine Zugstange 10 verbunden ist.
Ein Filterelement 11 in der Form einer kunstharzgebundenen mikroporösen zylindrischen Buchse, die eine Vielzahl von Poren in einem Eereich von 11 bis 24 Mikron oder alternativ in einem der vorerwähnten bereiche aufweist, ist zwischen den EndkapDen 7 und 9 vorcise^en jnd in jeder Endkappe in einer Nut 12 gehalten. Die radial cüier."liegende Fläche einer jeden Nut 12 ist keilförmig geneigt, so daß die Hut an ihrem Grund enger ist als an ihrer Mundöffnung. Dies bewirkt beim Zusammenbau, wenn das Element 11 in die Nut gedruckt wird, daß das Ende des Elementes zusammengedrückt wird, wodurch der imprägnierende Kunststoff die Poren in dem Endbereich dos Filterelementes ausfüllt und dadurch die Gefahr von Leckkanalbildung an den Enden verhindert. Eine weitere zylindrische Buchse 13 aus porösen Metall ist rings um das Element 11 angebracht. Diese
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Buchse 13 wirkt als mechanische Abstützung für das Element 11 gegen den Druck der Auswärtsströmung des gefilterten Strömungsmittels aus dem Innenraur, cer Patrene nach dem umgebenden Raum im Gehäuse 1. Die Buchse 13 wird auch als Einlauffilter (port filter) zum Ausscheiden von beispielsweise zusammengeballten Tröpfchen von öl aus dem Strom, der durch das Filterelement 11 hindurchtritt. Scheibenförmige Dichtungen 14 und 15 sind zwischen den Enden der Buchse 13 und den jeweiligen Endkappen 7 und 9 angebracht.
Die Zugstange 10 sitzt in einer Schraubenmutter 16, die drehbar in der Endkappe 6 angebracht ist. Durch Drehen der Mutter wird diese entweder nach dem Gewindestück 6 hin oder von diesen weg bewegt, wodurch aer auf das Filterelement 11 einwirkende axiale Druc\ entweder gesteigert oder verringert und dadurch die auf die Enden des Elementes 11 in den Nuten 12 einwirkende Kompression verändert wi rd.
In Fig. 1 ist eine ähnliche Ausführung wie in Fig. 1 gezeigt, wobei entsprechende Teile die gleichen Bezugsziffern haben. Das Filterelement 11, das auch dort bei den normalen Strömungsrichtungen durch die Buchse 13 abgestützt ist, wird überdies in Rückströmrichtung durch eine Schraubenfeder 17 abgestützt, um das Filterelement 11 gegen vorübergehende Rückschlaodrücke zu schützen, die sich bei einigen Betriebsphasen eines Filters ergeben können.
Fig. 3 zeigt schaubildlich eine dritte Ausführungsform für eine Strömung in ungekehrter Richtung durch das Filtergehäuse, wie durch die Pfeile angezeigt wird. Das Filterelement 11 ist innen, d.h. auf der normalerweise stromabwärts liegenden Seite durch eine zylindrische perforierte Metallbiechstütze 18 abgestützt. Die StUtzo 18 sitzt mit einem Ende in einer besonderen Ausnehrung der Endkappe 7, und ihr anderes Ende, wo die Stütze an der Kappe 9 anliegt, 1Itv/as abgebogen, un uer Abstützung für das Filterelement 11 einen bestimmten Elastizitätsgrad zu verleihen. In der oberen Endkappe 7 ist das Filterelement in einem Kanal gehalten, der gebildet ist zwischen der Stütze 18 und der Kappe 7, während ein l'.f.nal 12 in angemessener Form entsprechend der Darstellung in Fig. in der unteren Endkappe 9 angebracht ist, Eine poröse Haltebuchse die aus porösem Sintermetall oder aus porösem geschäumten oder dgl. Kunststoff bestehen kann, ist rings der Innenfläche der Stütze 18 an^bracht, um als Nachfilter zu wirken. Die dargestellten Ausfüh-
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rungen des Filters können auf mancherlei Meise abgewandelt werden, ohne daß ddb.-i der Erfindungsbereich verlassen wird. Beispielsweise kann in den Fig. 1 und 2 die poröse metallische Haltebuchse ersetzt werden durch ein perforiertes Metallblech oder eine perforier te Kunststoffblechstütze., und die poröse Haltebüchse, die wahlweise einzusetzen ist, kann aus Schaumkunststoff bestehen. Andererseits kann bei der Au:»*ührung Fic. 3 eine Feder auf dei° Außenseite zum Schutz gegen rückwärts wirkende Drücke arge rächt werden oder die Feder kann durch eine zweite Stütze ersetzt werden, so daß das Fi1-terelement zwischen zwei Stützen eingepackt ist, und dann kann das Filter für beide Strömungsrichtungen wirksam eingesetzt werden.

Claims (12)

Ansprüche
1. Hlter zum Ausscheiden von kleinen Teilchen und Flüssigkeitströpfchsn mit sehr geringen bzw. submikronischen Abmessungen aus einem Strömungsmittel, mit ein- -' mikroporösen Buchse aus Filtermittel die gegenüber einem Gehäuse abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, da3 die Filterbuchse (11) eine rohrfö'rmige mikroporöse Schicht eines Filtermittels aufweist, de^en Fasern eine Vielzahl von Poren in einem bereich von Abmessungen b?lden, die erheblich kleiner sind als 50 Mikron, und durch ein Bindemittel verstärkt sind,und daß die rohrförmige Fi 1 tertnittelschicht in Gebrauchsstellung so gehalten ist, daß ihre freien Endbereiche in entsprechenden Kanälen (12) zusar.mengedrückt werden, die in oder wenigstens unter Verwendung eines in jedem Bereich angebrachten undurchlässigen Bauteiles (7,9) gebildet sind und wenigstens teilweise eine Strömungsbahn durch die Filterschicht hindurch begrenzen, wobei die freien Endbereiehe der rohrförmigen Filtermittelschicht beim Zusammenbau in den Kanälen zusammengedrückt werden, wodurch die Filterschicht eii.o undurchlässige Druckdichtung mit den Wänden der Kanäle bildet.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenwand eines jeden Ringkanales (12) derart schräggestellt ist, da3 ein auf das Filterrohr (11) ausgeübter Längsdruck in einen seitlichen Druck auf die Filterrohrwandung umgewandelt wird.
3. Filter nach Anspruch 2 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß cine Zugstange (IC) zum Aufbringen einer axialen Längskonpressionskraft zv.i?chen den Endkappen (7,9) mit einen Ende an einer (7) der beiden Endkappen befestigt ist und beim Durchtritt durch die andere Endkappe (9) mit einem auf ihr angebrachten Schraubengewinde in eine Gewivüemutter (16) eingreift, wodurch die beiden Endkappen zusannengezoncn werden und dadurch das Filterrohr (11) zwischen sich zusammen pressen.
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4. Filter nach AnsDruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporöse Filtersc'.iicht auf der normalerweise stromaufwärts liegenden Seite verstärkt ist.
5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dia Verstärkung durch eine Schraubenfeder (17) gebildet ist, deren natürlicher Au3e:idurchmesser etwas größer ist als der Innendurchmesser des Filterrohres (11).
6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlauffilterschicht (13) stromabwärts des Filterrchres (11) vorgesehen ist.
7. Tilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlauffilter eine Haltebuc^se (13) aus cffenporigem Kunststoffschaun aufweist.
8. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr und die Einlauffilterschicht in einen Teil zusammengefaßt sind, der gebildet ist durch einen offenporigen Metallschaum in Form eines Rohres und das Filter auf dessen im Betrieb stro:nabwärtiger Seite umschließt und abstützt und alle zusammengeflossenen F üssigkeitströpfchen auffängt.
5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (11) e*ne Porengrcße von 1 bis 7 Mikron aufweist,
10. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (11) eine rcrennröi>e von 7 bis 11 !':-kron aufweist.
11. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (11) eine Porengröße von 11 bis 24 Mikron aufweist.
12. rilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß iis Filterrohr (11) ei^>' Porengrcoe von 24 bii 40 Mikrcn aufweist.
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