DE10221566A1

DE10221566A1 - Filter zum Einsatz in einem strömenden, viskosen Medium

Info

Publication number: DE10221566A1
Application number: DE10221566A
Authority: DE
Inventors: Udo Diehl; Simon Kieser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US20040178130A1; KR20050000539A; WO2003098011A1; EP1511923A1

Abstract

Es wird ein Filter zum Einsatz in einem strömenden, viskosen Medium, insbesondere im Förderstrom einer Hydrauliköl fördernden Pumpe für eine elektrohydraulische Ventilsteuerung, angegeben, der ein Filtergehäuse (11) mit einem Ein- und Auslaß (12, 13) sowie ein im Filtergehäuse (11) zwischen Ein- und Auslaß (12, 13) angeordnetes Filterelement (15) ausweist. Zur Aufrechterhaltung einer guten Filterwirkung und Reduzierung des Strömungswiderstands im Filter bei tiefen Temperaturen ist das Filterelement (15) mit einer elektrischen Heizvorrichtung (18) versehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Filter zum Einsatz in einem strömenden, viskosen Medium, insbesondere im Förderstrom einer Hydrauliköl fördernden Pumpe für eine elektrohydraulische Ventilsteuerung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung, wie sie beispielsweise in der DE 198 26 047 A1 beschrieben ist, wird das unter Hochdruck stehende Hydrauliköl zur Ansteuerung der die Gaswechselventile in den Verbrennungszylindern der Brennkraftmaschine betätigenden, hydraulischen Aktoren von einer Hochdruckpumpe zur Verfügung gestellt, die mit Hydrauliköl aus einem Hydraulikölreservoir entweder direkt durch Ansaugen oder indirekt über eine Vorförderpumpe versorgt wird. Auf der Einlaßseite der Hochdruckpumpe ist in der Regel ein Hydraulikölfilter angeordnet, um in dem Hydrauliköl enthaltene Schmutzpartikel auszuscheiden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die elektrische Heizvorrichtung das das Filterelement des Filters durchströmende, viskose Medium, insbesondere das Hydrauliköl, erwärmt und so die bei tiefen Temperatur zunehmende Viskosität des Mediums deutlich reduziert wird. Dadurch sinkt der Durchflußwiderstand des Filters und Druckverluste im Förderstrom werden vermieden. Die Filterfunktion bleibt auch bei tiefen Temperaturen erhalten. Die Integration der Heizvorrichtung in den Filter spart einerseits zusätzlichen Einbauraum für die Heizung im Mediumstrom und gewährleistet andererseits durch die große Fläche des Filterelements einen intensiven Wärmeübergang, so daß die Heizvorrichtung einen sehr guten Wirkungsgrad aufweist.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Filters möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Filtergehäuse Topfform auf und ist durch das Filterelement in eine hohlzylindrische, äußere Filterkammer und in eine zylindrische, innere Filterkammer unterteilt. An jeder Stirnseite des Filtergehäuses ist eine vorzugsweise ringförmige Elektrode zum Anlegen eines Spannungspotentials einer Heizspannung angeordnet, von der aus sich voneinander beabstandete, elektrisch leitende Stromstege axial über das Filterelement erstrecken. Die Heizvorrichtung weist eine Vielzahl von Heizdrähten auf, die auf der Oberfläche des Filterelements angeordnet sind und jeweils zwischen den Stromstegen der einen Elektrode und den Stromstegen der anderen Elektrode aufgespannt sind. Durch diese Maßnahmen wird eine konstruktiv und fertigungstechnisch einfache Ausführung des Filters mit Heizvorrichtung erzielt, die einen sehr guten Wärmeübergang von der Heizvorrichtung zu dem das Filterelement durchströmenden Medium gewährleistet.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Filters für eine elektrohydraulische Ventilsteuerung,
Fig. 2 ausschnittweise eine Draufsicht in Richtung Pfeil II in Fig. 2 einer Abwicklung einer im Filter integrierten Heizvorrichtung,
Fig. 3 ausschnittweise einen Schnitt des Filters längs der Linie III-III in Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 dargestellte Filter findet in einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen Verwendung, wie sie beispielsweise in der DE 198 26 047 A1 beschrieben ist. Zur Druckversorgung der die Gaswechselventile betätigenden, hydraulischen Aktoren wird von einer Hochdruckpumpe Hydrauliköl auf Hochdruck gespannt. Das Hydrauliköl wird aus einem Hydraulikölreservoir angesaugt. Häufig ist der Hochdruckpumpe eine Vorförderpumpe vorgeschaltet, die das Hydrauliköl aus dem Hydraulikölreservoir zur Hochdruckpumpe fördert. Auf der Einlaßseite der Hochdruckpumpe, also zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe, ist der in Fig. 1 dargestellte Filter angeordnet.
Der Filter weist ein topfförmiges Filtergehäuse 11 mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 13 auf, die in Fig. 1 durch Strömungspfeile kenntlich gemacht sind. Wie die Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ausschnittweise zeigt, ist der Mantel des Filtergehäuses 11 doppelwandig ausgeführt und der ringförmige Hohlraum zwischen den beiden Gehäusewände 111 und 112 ist mit einem wärmeisolierenden Material 14 ausgefüllt. Im Innern des Filtergehäuses 11 ist ein Filterelement 15 konzentrisch angeordnet, das den Einlaß 12 vom Auslaß 13 trennt. Das Filterelement 15 besteht aus einem flachen, bandförmigen Filterwerkstoff, der sterngefaltet in Kreisform im Filtergehäuse 11 einliegt und das Filtergehäuse 11 in eine hohlzylindrische äußere Filterkammer 16 und eine zylindrische innere Filterkammer 17 unterteilt. Im gezeigten Ausführungsbeispiels des Filters steht die äußere Filterkammer 16 mit dem Einlaß 12 am Filtergehäuse 11 und die innere Filterkammer 17 mit dem Auslaß 13 am Filtergehäuse 11 in Verbindung.
Das Filterelement 15 ist mit einer elektrischen Heizvorrichtung 18 versehen, an der eine Heizspannung 19, hier eine Gleichspannung, anliegt, die beispielsweise in einem Steuergerät 20 für die elektrohydraulische Ventilsteuerung abgenommen ist. Die elektrische Heizvorrichtung 18 umfaßt eine Vielzahl von Heizdrähten 25, die über das Filterelement 15 verteilt sind und auf der Oberfläche des Filterelements 15, und zwar auf der der äußeren Filterkammer 16 zugekehrten Seite des Filterelements 15, angeordnet sind. Wie in der Abwicklung der elektrischen Heizvorrichtung 18 gemäß Fig. 2 zu sehen ist, weist die Heizvorrichtung 18 eine obere Elektrode 21, die an dem Pluspotential der Heizspannung 19 liegt, und eine untere Elektrode 22 auf, die an dem Minus- oder Massepotential der Heizspannung 19 liegt. Von der oberen Elektrode 21 erstrecken sich voneinander beabstandete, elektrisch leitende Stromstege 23 axial über das Filterelement 15, und von der unteren Elektrode 22 erstrecken sich gleiche Stromstege 24, die wiederum in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, ebenfalls axial über das Filterelement 15. Die paralell verlaufenden Stromstege 23, 24 sind so angeordnet, daß sie in Umfangsrichtung gesehen etwa einen gleichen Abstand voneinander aufweisen. Die beiden Elektroden 21, 22 sind, wie dies in Fig. 3 für die untere Elektrode 22 zu sehen ist, als elektrisch leitenden Ringflächen ausgeführt, die an den Stirnseiten des Filtergehäuses 11 angeordnet sind. Die davon rechtwinklig abstrebenden Stromstege 23, 24 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Stäbe mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet, können jedoch auch einen Flachquerschnitt aufweisen. Bevorzugt werden die beiden Elektroden 21, 22 mit ihren daran einstückigen Stromstegen 23, 24 als Stanzgitter gefertigt. Zwischen jeweils den Stromstegen 23, 24 der oberen und unteren Elektrode 21, 22 ist ein Heizdraht 25 aufgespannt, der - wie in Fig. 2 dargestellt ist - zickzackförmig zwischen den beiden Stromstegen 23, 24 verläuft. Die Spitzen oder Scheitelpunkte des Heizdrahts 25 sind einerseits an dem Stromsteg 23 und andererseits an dem Stromsteg 24 elektrisch kontaktiert.
Alternativ ist es möglich, den Heizdrähten 25 zwischen den Stromstegen 23, 24 einen mäanderförmigen Verlauf zu geben, wobei wiederum die Scheitelpunkte der Mäanderbögen an den Stromstegen 23, 24 elektrisch leitend festgelegt sind.
Bei niedrigen Temperaturen (z. B. -30°C) ist das Hydrauliköl sehr dickflüssig, hat also eine große Viskosität. Beim Start der Brennkraftmaschine wird in einer Vorphase zusammen mit der Hochdruckpumpe die elektrische Heizvorrichtung 18 im Filter eingeschaltet. Der Strom fließt von der oberen Elektrode 21 über die Heizdrähte 25 und über die untere Elektrode 22. Der aus dem Hydraulikölreservoir entnommene kalte Hydrauliköl-Volumenstrom wird durch die Heizdrähte 25 erwärmt und durch das dahinterliegende Filterelement 15 gefiltert, so daß nach einer entsprechenden Erwärmungszeit der gefilterte und erwärmte Volumenstrom ohne Druckverlust durch erhöhten Filterwiderstand der Hochdruckpumpe zugeführt werden kann. Das wärmeisolierende Material 14 in dem doppelwandig ausgeführten Mantel des Filtergehäuses 11 verbessert die Heizleistung der elektrischen Heizvorrichtung 18.
Der beschriebene Filter ist nicht auf den Einsatz bei einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung beschränkt. So kann er überall dort eingesetzt werden, wo viskose Medien (Flüssigkeiten oder Gase) gefiltert werden müssen, die eine von der Betriebstemperatur abhängige Viskosität besitzen. Ein Beispiel für eine weitere Verwendung ist der Einsatz als Kraftstoffilter für Dieseleinspritzsysteme.

Claims

1. Filter zum Einsatz in einem strömenden, viskosen Medium, insbesondere im Förderstrom einer Hydrauliköl fördernden Pumpe für eine elektrohydraulische Ventilsteuerung, mit einem einen Ein- und Auslaß (12, 13) aufweisenden Filtergehäuse (11) und einem im Filtergehäuse (11) zwischen Ein- und Auslaß (12, 13) angeordneten Filterelement (15), dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (15) mit einer elektrischen Heizvorrichtung (18) versehen ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung (18) eine Vielzahl von Heizdrähten (25) aufweist, die über das Filterelement (15) verteilt sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (25) auf der Oberfläche des Filterelements (15) angeordnet sind.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (25) auf der dem Einlaß (12) zugekehrten Seite des Filterelements (15) angeordnet sind.

5. Filter nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (11) Topfform aufweist und durch das Filterelement (15) in eine hohlzylindrische äußere Filterkammer (16) und eine zylindrische innere Filterkammer (17) unterteilt ist, daß an jeder Stirnseite des Filtergehäuses (11) eine Elektrode (21, 22) zum Anlegen eines Spannungspotentials einer Heizspannung angeordnet ist, von der aus sich voneinander beabstandete, elektrisch leitende Stromstege (23, 24) axial über das Filterelement (15) erstrecken, und daß die Heizdrähte (25) jeweils zwischen den Stromstegen (23) der einen Elektrode (21) und den Stromstegen (24) der anderen Elektrode (22) aufgespannt sind.

6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 22) ringförmig und die Stromstege (23, 24) stabförmig mit rundem oder flachen Querschnitt ausgebildet sind.

7. Filter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils einem Stromsteg (23) der einen Elektrode (21) und einem Stromsteg (24) der anderen Elektrode (22) ein Heizdraht (25) mäander- oder zickzackförmig verläuft und daß der Heizdraht (25) in den Scheitelpunkten seines mäander- oder zickzackförmigen Verlaufs elektrisch leitend an den Stromstegen (23, 24) festgelegt ist.

8. Filter nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (15) aus einem flachen, bandartigen Filterwerkstoff besteht und sterngefaltet in Kreisform im Filtergehäuse (11) einliegt.

9. Filter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstege (23) der einen Elektrode (21) längs der Sternspitzen und die Stromstege (24) der anderen Elektrode (22) im Sterngrund des Filterelements (15) verlaufen.

10. Filter nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Filterkammer (16) von einem Mantel aus wärmeisolierendem Material (14) umschlossen ist.