KR20150043200A - 액체 매체, 특히 디젤 연료용 필터 부재 및 필터 시스템 - Google Patents

액체 매체, 특히 디젤 연료용 필터 부재 및 필터 시스템 Download PDF

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KR20150043200A
KR20150043200A KR20140121167A KR20140121167A KR20150043200A KR 20150043200 A KR20150043200 A KR 20150043200A KR 20140121167 A KR20140121167 A KR 20140121167A KR 20140121167 A KR20140121167 A KR 20140121167A KR 20150043200 A KR20150043200 A KR 20150043200A
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아이칭어 슈테판
파이트 마르틴
롤르 아른트-우도
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만 운트 훔멜 게엠베하
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Abstract

본 발명은 액체 매체를 정제하기 위한 필터 부재(14)에 관한 것이다. 필터 부재(14)는 필터 시스템(10)의 필터 하우징(12)에 삽입이 가능하고 필터 매체(28)를 포함한다. 필터 매체(28) 후단에 유체적으로 물 분리 스크린(34)을 먼저 배치한 다음에 세정 챔버(R)를 배치한다. 물 분리 스크린(34)에 튀어서 되돌아오는 물은 배수구(38)를 통해 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)로 흐른다. 이에 따라, 집수 챔버(40)는 세정 챔버(R)와 유체 연통 상태에 있다. 필터 부재(14)를 교체할 때, 이물질 입자가 집수 챔버(40)에 도달할 수 있다. 집수 챔버(40)와 세정 챔버(R) 사이에는 입자 필터(46)가 배치되어 이물질 입자가 집수 챔버(40)로부터 세정 챔버(R)로 이동하는 것을 방지한다. 본 발명은 또한 상술한 필터 부재(14)를 구비한 필터 시스템(10)에 관한 것이다.

Description

액체 매체, 특히 디젤 연료용 필터 부재 및 필터 시스템{FILTER ELEMENT AND FILTER SYSTEM FOR A LIQUID MEDIUM, IN PARTICULAR DIESEL FUEL}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 액체 매체, 특히 디젤 연료용 필터 부재 및 이러한 필터 부재를 구비한 필터 시스템에 관한 것이다.
DE 10 2009 058 812 A1에는 필터 하우징과 상기 필터 하우징 안에 배치되어 있는 필터 부재를 구비한 연료-필터 시스템으로서, 상기 필터 부재는 필터 부재의 종축에 대해 반경 방향의 유동 방향으로 연료가 관통하여 흐를 수 있는 링형으로 배치된 필터 매체를 포함하고 있는 연료-필터 시스템을 개시하고 있다. 상기 필터 부재는 유동 방향으로 필터 부재 후단에서 필터 부재의 내부에 배치되어 있는 세정 챔버를 포함하고 있다. 상기 세정 챔버는 여과된 액체 매체용 필터 부재의 배출부와 연결되어 있다. 물 분리 스크린과 유동 방향으로 상기 물 분리 스크린 전단에 배치되어 있는 합착-부재가 구비된 물 분리부는 필터 매체를 통과하여 흐르는 연료로부터 물을 분리하는 역할을 한다. 상기 세정 챔버는 바닥쪽에 배치된 필터 하우징의 집수 챔버와 배수구를 통해 유체 연통되어 있다.
위에서 언급한 필터 부재를 교체할 때에는 필터 하우징으로부터 제거하여야 한다. 이와 관련하여, 상기 필터 부재의 작동 사용 중에 필터 매체 바깥쪽에 잔류하여 경우에 따라서는 필터 매체 바깥쪽에 고착되어 있는 오염물 또는 여과되지 않은 액체 매체가 필터 하우징의 집수 챔버에 침입할 수 있다. 상기 집수 챔버 내 함유된 오염물, 특히 입자는 필터 시스템의 작동 중에 세정 챔버가 필터 부재의 분리 챔버와 유체 연통되어 있기 때문에 필터 부재를 교체한 후에 배수구(역류)를 통해 필터 부재의 세정 챔버로 도입될 수 있다. 이러한 오염물은 액체 매체에 의해 작동하는 기관, 예를 들면 내연기관을 손상시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 종래기술의 단점이 극복된 상술한 필터 부재와 이러한 필터 부재를 구비한 필터 시스템을 제공하는데 있다.
상기 필터 부재에 관한 목적은 청구범위 제1항에 제공된 특징이 있는 필터 부재에 의해 해결되고, 상기 필터 시스템에 관한 목적은 청구범위 제10항에 제공된 특징이 있는 필터 시스템에 의해 해결된다.
본 발명에 따르면, 상기 필터 부재에는 배수구의 영역에 또는 배수구와 필터 부재의 배출부 사이에 배치되어 있는 입자 필터가 구비되어 있다.
본 발명에 따른 필터 부재는 한편으로는 액체 매체 내 함유된 물을 액체 매체로부터 확실하게 분리할 수 있는데, 이는 내연기관을 높은 신뢰성으로 작동하기 위한 연료와 관련하여 필요한 것이다. 다른 한편으로, 실제로 빈번히 요구되는 필터 매체의 교체 사용시 필터 부재로부터 배출되는 액체 매체, 특히 디젤 연료가 필터 하우징의 집수 챔버 내 함유되어 있는 오염물에 의해 바람직하지 않게 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이는 액체 매체에 의해 작동하는 기관 또는 조립체의 연속적인 작동과 긴 수명을 위해 유리하다. 이에 따라, 실제로 특히 주요 용도에서 필요한 집수 챔버의 세정이 대부분의 경우에 필요없게 된다.
전자의 경우에, 상기 필터 부재의 세정 챔버로 오염물이 바람직하지 않게 도입되는 것이 전체적으로 방지될 수 있다. 그러나 본 실시형태에서는 원칙적으로 세정 챔버 쪽에서 분리된 물의 배출이 잔류 오염물에 의한 입자 필터의 과도한 폐색에 의해 방해될 우려가 있다.
후자의 경우에, 상기 입자 필터가 물 분리 스크린 내부에 배치될 때 제조 기술적인 측면과 기능적인 측면에서 유리하다는 것이 밝혀졌다. 이에 따라, 조립시 상기 입자 필터를 물 분리 스크린에 단순한 방법으로 끼울 수 있다. 기존의 필터 부재를 추가로 장착할 수 있다. 이를 통해 얻어진 대면적의 (활성) 필터 표면을 이용할 수도 있다. 그 결과, 상기 필터 부재의 세정 챔버에 도입된 고농도의 이물질을 액체 매체로부터 간단히 여과하여 제거할 수 있다. 안에 오염물이 함유된 액체 매체가 입자 필터를 우회하지 않고 입자 필터를 통해 모두 안내될 수 있도록 입자 필터를 필터 부재의 구성 부품 가장자리에 결합하여야 함은 물론이다. 뿐만 아니라, 본 변형예에서는 바람직하게는 상기 입자 필터가 (주-)필터 매체에 추가로 입자 여과 단계를 구성할 수 있다. 특히, 이를 위해 상기 입자 필터는 전단에 위치한 (주-)필터 매체보다 더 높은 필터 미세도를 갖는데, 즉 (주-)필터 매체를 통과할 수 있는 작은 입자는 입자 필터에 잔류하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 입자 필터의 활성 필터 표면은 더욱 확대되어 입자 필터가 별 형상의 접철형 벨로즈로서 구성될 수 있다. 그 결과, 상기 입자 필터의 고도의 굴곡 강도를 달성할 수 있는바, 이는 상기 입자 필터의 조립과 작동 기능과 관련하여 유리하다.
본 발명에 따르면, 상기 입자 필터는 그 내측이 중앙관에 밀착되어 필터 부재의 특히 견고한 기계적 구성을 달성할 수 있다. 이를 통해, 액체 매체에 의해 고압이 가해질 때와 경우에 따라 오염물에 의해 유동 저항이 높아질 때에 상기 입자 필터가 파괴 또는 손상되지 않도록 확실하게 보호할 수 있다. 상기 필터 부재를 더욱 쉽게 조립하기 위해 입자 필터를 특히 스크린 부재 및/또는 중앙관에 체결할 수 있고 이(들)와 조립체를 구성할 수 있다.
상기 입자 필터가 배수구의 영역에 배치되는 경우에는 필터 부재의 하단판 바깥쪽에 배치되는 것이 유리하다. 상기 입자 필터는 특히 축 방향으로 배수구를 덮을 수 있다. 그 결과, 상기 입자 필터를 특히 단순하게 조립할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 입자 필터가 단부 판에 링형의 고정 수단에 의해 고정 배치되고 단부 판과 나사 결합되거나 걸림되는 것이 제조기술적인 관점에서 유리한 것으로 밝혀졌다. 이를 위해, 상기 단부 판을 고정 수단에 맞는 적절한 나사산이나 적절한 걸림 수단과 일체로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 입자 필터는 특히 섬유, 특히 셀룰로오스 섬유로 구성되거나 이들 섬유를 포함할 수 있다. 다른 섬유들, 예를 들면, 폴리올레핀으로부터 제조된 섬유도 생각할 수 있다. 상기 섬유는 필요한 경우에 친수성 및/또는 소수성으로 후처리하여 분리 챔버로부터 물 분자 또는 작은 물방울이 입자 필터를 통해 단순하게 배출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 입자 필터의 섬유는 바람직하게는 일방향 또는 실질적으로 일방향의 섬유 연장부를 갖는다. 그 결과, 액체 매체로부터 분리된 물이 세정 챔버로부터 더욱 잘 배출될 수 있다.
상기 필터 부재는 물 분리 스크린 전단에 이격 배치되어 있는 합착-부재를 포함할 수 있다. 상기 합착 부재는 필터 매체에 인접한 세정 챔버 안에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 합착-부재는 섬유로 구성되거나 섬유를 포함할 수 있다. 이를 통해, 여과할 액체 매체로부터 물이 특히 효과적으로 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 시스템은 필터 하우징과 상술한 바와 같이 상기 필터 하우징 안에 배치된 필터 부재를 포함한다. 상기 필터 부재 또는 세정 챔버의 배수구는 바닥쪽에 배치된 필터 하우징의 집수 챔버와 유체 연통되어 있다. 본 발명에 따른 필터 시스템에 의하면, 물 함량과 입자 함량이 감소된 액체 매체가 언제라도 공급될 수 있다. 이것은 주요 적용 상황에서 특히 유리하다.
실제로 많은 경우에 필터 부재를 삽입하기 전에 시간 소모가 많고 비용이 많이 드는 집수 챔버의 세정이 필요없게 된다.
상기 필터 부재와 필터 시스템은 다수의 기술 응용 분야, 예를 들면 분사 장치가 구비 또는 미비되어 있는 내연기관용 연료처리 분야 또는 트랜스미션 오일 또는 유압 오일과 같은 윤활제 여과 분야에 적합하다.
추가 청구항, 도면의 설명 및 도면으로부터 다른 장점들과 유리한 실시형태들을 알 수 있다. 도면에 있어서:
도 1은 필터 하우징과 그 안에 배치된 필터 부재를 구비하되, 상기 필터 부재가 유체 분리물에 대한 배출구를 가진 분리부와 상기 배출구를 통해 필터 부재로 이동된 입자형 오염물을 연료로부터 여과 제거할 수 있는 입자 필터를 포함하는 연료-필터 시스템의 단면도이고;
도 2는 도 1의 필터 부재와 유사하되, 분리부의 배출구의 영역에 있는 입자 필터가 필터 부재의 단부 판 외부에 배치되어 있는 필터 부재이다.
도 1에는 필터 하우징(12)과 그 안에 배치된 액체 매체용, 특히 연료 또는 윤활제용 필터 부재(14)가 구비되어 있는 필터 시스템(10)이 도시되어 있다.
필터 하우징(12)은 하우징 용기(16)를 포함하고, 하우징 용기(16)는 하우징 용기(16)에 탈착 가능하게 배치되어 있는 하우징 커버(18)에 의해 폐쇄된다. 하우징 커버(18)에는 여과할 연료를 위한 연료 공급부(20)와 필터 시스템(10) 안에서 여과된 연료를 위한 연료 방출부 형태의 배출부(22)가 부착되어 있다.
필터 부재(14)는 실질적으로 원통형인 단면을 갖는다. 필터 부재(14)의 상단판(24)과 하단판(26) 사이에는 링형으로 폐쇄된 별 형상의 접철형 필터 매체(28)가 배치되어 있다.
필터 시스템(10)의 작동 중에 여과할 연료는 필터 부재(14)의 종축(30)에 대해 반경 방향의 유동 방향으로 필터 매체(28)를 바깥쪽으로부터 안쪽으로 통과한다.
연료 내 함유된 액상의 오염물, 여기에서는 물을 분리하기 위한 분리부(31)가 유동 방향으로 필터 매체(28) 후단에 배치되어 있다.
분리부(31)는 유동 방향으로 일렬로 배치되어 있는 합착-부재(32)와 물 분리 스크린(34)을 포함할 수 있다. 합착-부재(32)와 스크린 형태의 물 분리 부재(34) 사이에는 분리 챔버(36)가 형성되어 있다. 분리 챔버(36)는 연료로부터 분리된 분리물, 여기에서는 특히 물 분자 또는 작은 물방울을 중력에 의해 침전시키는 역할을 한다. 분리 챔버(36)에는 필터 부재(14)의 하단판(26)에 의해 한정되는 분리물용 배수구(38)가 형성되어 있다. 필터 시스템(10)의 작동 중에 분리물은 중력에 의해 배수구(38)를 향해 아래쪽으로 또한 배수구(38)를 통과하여 바닥쪽에 배치되어 있는 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)로 이동된다.
집수 챔버(40)는 배수구(38)를 통해 분리 챔버(36)와 연결되어 있다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 필터 부재(14)는 둘레에 하우징 용기(16) 내벽쪽에 긴밀하게 밀착하여 둘러싸고 있는 고무 탄성의 밀봉 부재(42)를 포함한다. 밀봉 부재(42)는 유입구 쪽, 즉 유동 방향으로 필터 매체(28) 전단에 배치되고 여과되지 않아 오염 가능성이 있는 연료가 있는 연료 공급 슬롯(44)을 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)로부터 긴밀하게 분리한다.
필터 부재(14)의 교체시, 필터 매체(28) 외부에 고착되어 있는 오염물과 오염된 연료 또한 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)에 도입될 수 있다. 집수 챔버(40)가 분리 챔버(36)와 유체 연통 상태에 있기 때문에 필터 부재(14)의 교체 후에 집수 챔버(40)에 함유된 오염물, 특히 입자는 배수구(38)를 통해(역류) 필터 시스템(10)의 분리 챔버(36)로 도입될 수 있다.
따라서 도 1에 도시되어 있는 필터 부재는 필터 부재(14) 내부에 배치되어 있는 입자 필터(46)를 포함하여 배출부(22)를 통해 필터 시스템(10)으로부터 연료를 배출하기 전에 집수 챔버(40)로부터 분리 챔버(36)로 도입된 오염물 또는 입자를 연료로부터 분리한다. 따라서 입자 필터(46)는 필터 매체의 유동 방향으로 물 분리 부재(34) 후단에 배치된다.
입자 필터(46)는 링형으로 폐쇄된 별 형상의 접철형 벨로즈로서 구성되고 예를 들면 단부에 사출성형에 의해 연결된 밀봉부를 통해 필터 부재(14)의 단부 판(24, 26)에 또는 반경 방향으로 물 분리 부재(34)에 긴밀하게 밀착될 수 있다. 입자 필터(46)를 지지하기 위해서 입자 필터(46)의 반경 방향 내측은 중앙관(47)과 밀착되어 있다.
유체적으로 고려하여 입자 필터(46) 후단에는 필터 시스템(10)의 세정 챔버(R)가 제공되어 있다.
입자 필터(46)는 바람직하게는 친수성 섬유물질을 포함하고 필터 매체(28)에 비해 기공 크기가 더 크다. 입자 필터(46)의 기공 크기는 특히 50 마이크로미터 내지 200 마이크로미터일 수 있다.
도 2는 실질적으로 분리 챔버(36')의 배수구(38')의 영역에 있는 입자 필터(46')가 필터 부재(14')의 하단판(26') 바깥쪽에 배치되어 있다는 점에서 도 1에 도시된 필터 부재(14)와 상이한 필터 부재(14')를 도시하고 있다. 입자 필터(46')는 디스크 형상으로 구성되어 있다. 분리 챔버(36')의 배수구(38')는 입자 필터(46')에 의해 축 방향으로 완전히 덮혀져 있다. 하단판(26')의 걸림 부재(50)에 의해 걸림되는 링형의 고정 수단(48)은 입자 필터(46')를 체결하는 역할을 한다. 걸림 부재(50)는 하단판(26')에 일체로 성형, 즉 하단판(26')과 일체로 형성된다. 여기에 도시된 실시형태에서는 입자 필터(46')가 걸림 부재(50)의 링형의 턱(52)에 접촉됨으로써 분리 챔버(36')의 배수구(38')로부터 이격 배치되어 있다.
입자 필터(46, 46')는 친수성 섬유, 예를 들면 셀룰로오스 섬유를 포함하여 분리 챔버(36, 36') 안에서 분리된 물 분자 또는 작은 물방울을 집수 챔버(40)로 확실하게 배출할 수 있도록 한다. 상기 섬유는 특히 극세 섬유일 수 있다. 이와 관련하여, 상기 섬유는 일방향 또는 실질적으로 일방향인 섬유 연장부를 가져 분리 챔버(36, 36')로부터 집수 챔버(40)로 분리물이 잘 배출되도록 할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 필터 시스템 또는 도 1과 2에 도시되어 있는 필터 부재는 다른 소정의 목적, 예를 들면 트랜스미션 오일 또는 윤활유를 정제하기 위해 사용할 수도 있음은 물론이다.
요컨대, 본 발명은 액체 매체를 정제하기 위한 필터 부재에 관한 것이다. 상기 필터 부재는 필터 시스템의 필터 하우징에 삽입이 가능하고 필터 매체를 포함한다. 필터 매체 후단에 유체적으로 물 분리 스크린을 먼저 배치한 다음에 세정 챔버를 배치한다. 물 분리 스크린에 튀어서 되돌아오는 물은 배수구를 통해 필터 하우징의 집수 챔버로 흐른다. 이에 따라, 상기 집수 챔버는 세정 챔버와 유체 연통 상태에 있다. 상기 필터 부재를 교체할 때, 이물질 입자가 집수 챔버에 도달할 수 있다. 집수 챔버와 세정 챔버 사이에는 입자 필터가 배치되어 이물질 입자가 집수 챔버로부터 세정 챔버로 이동하는 것을 방지한다. 본 발명은 또한 상술한 필터 부재를 구비한 필터 시스템에 관한 것이다.

Claims (10)

  1. - 필터 부재(14)의 종축(30)에 대해 반경 방향의 유동 방향으로 액체 매체가 관통하여 흐를 수 있는 링형으로 배치된 필터 매체(28);
    - 유동 방향으로 필터 매체(28) 후단에 배치되어 있고 여과된 액체 매체를 위해 필터 부재(14)의 배출부(22)와 유체 연통되어 있는 세정 챔버(R);
    - 상기 액체 매체 안에 함유된 물을 분리하기 위해 세정 챔버(R) 안에 배치된 원통형의 물 분리 스크린(34); 및
    - 세정 챔버(R)를 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)와 유체 연통되게 하는 배수구(38, 38')를 포함하는 액체 매체, 특히 디젤 연료용 필터 부재(14, 14')에 있어서,
    입자 필터(46, 46')가 배수구(38')의 영역에 또는 배수구(38)와 필터 부재(14)의 배출부(22) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재(14, 14').
  2. 제1항에 있어서, 입자 필터(46)가 물 분리 스크린(34) 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입자 필터(46)가 별 형상의 접철형 벨로즈로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 필터(46)는 그 내측이 중앙관(47)에 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  5. 제1항에 있어서, 입자 필터(46')가 필터 부재(14')의 하단판(26') 바깥쪽에 배치되고 축 방향으로 배수구(38')를 덮는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  6. 제5항에 있어서, 입자 필터(46')가 단부 판(26')과 걸림되거나 나사결합되는 링형의 고정 수단(48)에 의해 단부 판(26')에 체결되는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 필터(46, 46')가 친수성인 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 필터(46, 46')가 일방향 또는 실질적으로 일방향의 섬유 연장부를 가진 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 합착-부재(32)가 유동 방향으로 물 분리 스크린(34) 전단에 배치되고 물 분리 스크린(34)으로부터 이격 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 부재.
  10. - 집수 챔버(40)를 구비한 필터 하우징(12)과,
    - 필터 하우징(12) 안에 배치된 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필터 부재(14, 14')를 포함하되, 필터 부재(14, 14')의 배수구(38, 38')가 필터 하우징(12)의 집수 챔버(40)와 유체 연통되어 있는, 특히 연료용 필터 시스템(10).
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