DE2347814A1

DE2347814A1 - Filtervorrichtung, insbesondere fuer motoroele von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2347814A1
Application number: DE19732347814
Authority: DE
Inventors: Walter Francesconi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1973-09-22
Publication date: 1974-05-16
Also published as: NL7310302A; FR2206114A1; BE804713A; FR2206114B3; IT970415B

Description

I NACHCEREICHT

PATEN rANVALTB J

DR. RUDOLF BAUER

Dipl. Ing. HELMUT HUBBUCH ο O / 7 Q 1 /

753 PFORZHEIM 2 O 4 / O

Wesfliche 31 - LeopoldpL - TeL (Ο7231) 102203

Walter FRANCESCONI
Via Conciliazione 47 - ΜΛΝΤ0ΥΑ - Italien

FILTERVORRICHTUNG, INSBESONDERE FÜR MOTORBLE VON KRAFTFAHRZEUGEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung, insbesondere für MotorOle von Kraftfahrzeugen oder ahnliche Arten von Flussigkei-

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Bekanntlich bestehen die derzeit in Verwendung befindlichen Filtervorrichtungen gewöhnlich aus einer Filterpatrone aus einer Folie aus porösem, blasbalgartig gefaltetem und ringförmig in sich geschlossenem Material. Durch diese Faltung erreicht man eine grosse FiI-teroberflache und kann dabei trotzdem die Abmessung bzw. den Platzbedarf der Filterpatrone klein halten.

Ziel der Erfindung ist es, die Oberfläche des Filtermaterials bei gleichbleibendem eingenommenem Gesamtvolumen bedeutend zu vergrössern und auf diese Weise wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Filtrationsleistung und der Betriebsdauer des Filtermaterials bei einfacher Konstruktion und geringen Gestehungskosten zu erzielen.

Demnach betrifft die Erfindung eine Filtervorrichtung, insbesondere fttr Motoröle von Kraftfahrzeugen oder andere Flüssigkeiten, bestehend aus einem Gehäuse mit Einlass- und Auslassöffnung für die zu filtrierende Flüssigkeit und aus zwischen dem Einlass und Auslass befindlichen Filtermitteln, durch welche unter Betriebsbedingungen die besagte Flüssigkeit hindurchtritt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Filtermittel aus zwei oder mehreren Filterelementen bestehen, die untereinander im Abstand angeordnet sind, so dass zwischen ihnen ein oder mehrere Zwischenräume entstehen, wobei das erste, stromauf liegende Filterelement ar-

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beitsmässig direkt in hydraulischem Kontakt mit dem Einlass der Filtervorrichtung und das letzte, stromab, liegende Filterelement arbeitsmassig in direktem hydraulischen Kontakt mit dem Auslass der Filtervorrichtung steht und dass weiters Bauteile vorgesehen sind, welche eine hydraulische Verbindung zwischen dem einen oder den mehreren Zwischenräumen und dem Einlass unter Betriebsbedingungen aufrecht erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung siuad deutlicher der beiliegenden Beschreibung und Zeichnung zu entnehmen, in welcher die Fig. 1 im Aufriss und teilweise im Schnitt die Filtervorrichtung gemSss einer bevorzugten Ausführungsform, in welcher nur zwei Filterelemente in Betracht gezogen sind, zeigt und die Fig. 2 eine Unteransicht derselben Filtervorrichtung ist.

Das Sussere Gehäuse besteht aus einer Glocke 11 oder Wanne von allgemein zylindrischer Form, deren oberes Ende durch eine Platte 12 abgeschlossen ist, die Einlassöffnungen 4 zur Kammer 6 für die zu filtrierende Flüssigkeit aufweist, Eine elastische Membrane S ermöglicht den Durchfluss der Flüssigkeit in einer Richtung und halt die Flüssigkeit im Inneren der Glokke, falls der Zufluss aufhört.

Jedes Filterelement besteht aus einer Folie aus porösem Filtermaterial, welche blasbalgförmig gefaltet und ringförmig angeordnet ist, um mit ihren in bezug

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auf die Achse der Zylinderform der Wanne radial verlaufenden FaItenflochen einen Stern zu bilden.

Da die Anzahl der Faltungen der Folie aus porösem Material, welche Faltungen aneinander angenähert sein können, ohne jedoch den Durchfluss der Flüssigkeit zu behindern oder zu sperren, einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, der von der Art des für jeden Innendurchmesser des Filterelementes verwendeten Materials abhängt, folgt, dass der das Filterelement mit grösserem Durchmesser bildende Stern eine grOssere Anzahl von Strahlen und damit eine grössere FilterflÄche besitzt.

Die sternförmigen Filterelemente werden von zwei entsprechend geformten Tellern 9 und 10 in ihrer Lage gehalten.

Um es dem Filterelement mit kleinerem Durchmesser zu ermöglichen, seine Filtrierwirkung auszuüben, wird die Einlasskammer 6 für die zu filtrierende Flüssigkeit mit dem mittleren Ringraum 3 über kalibrierte Löcher 13 in Verbindung gesetzt, die polarsytnmetrisch in bezug auf die Achse der Zylinderform der Wanne angeordnet sind. Diese Löcher bewirken auf Grund des Druckabfalles wHhrend des Durchganges der Flüssigkeit zum mittleren Ringraum 3 zwischen den beiden Filter-

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elementen 1 und 2 einen Unterdruck in bezug auf die Kammer 6.

Dieser Unterdruck ermöglicht es, dem Susseren Filterelement 1 seine Filterwirkung an jenem Teil der zu filtrierenden Flüssigkeit auszuüben, der nicht in den mittleren Ringraum eingetreten.ist. Im Mittelraum 3 erfolgt die Vermischung der bereits durch das Filterelement 1 filtrierten Flüssigkeit mit von der Kammer 6 ankommender, noch zu filtrierender Flüssigkeit. Diese Mischung wird durch das Filterelement 2 geführt. Die filtrierte Flüssigkeit kann durch den Auslass 8 aus der Filtervorrichtung austreten.

Bei einer erfindungsgemässen Filtervorrichtung mit mehr als zwei Stufen ist der Durchmesser der Löcher 13 der folgenden inneren Stufen jeweils kleiner.

Tatsächlich wird die Filterflache der inneren Stufen.immer kleiner, so dass der Durchfluss des in jeder Stufe zu filtrierenden Schmiermittels entsprechend geringer werden muss, wobei bei gleichem Druckabfall, auch der Durchmesser des entsprechenden Loches 13 geringer werden muss.

Die Berechnung des Durchmessers der Löcher 13 benötigt mehrer Prüfungen und Messungen.

Bei der Durchführung der Prüfungen konnte man 409820/0703

feststellen, dass die Kenngrössen, die den Durchmesser der Löcher 1.3 bei gegebenen Bedingungen zwischen der einen Stufe und der anderen am meisten beeinflussen, die folgenden sind:

1. die Filterflache,

2. die Durchflussmenge,

3. die Viscositat des zu filtrierenden Schmiermittels,

4. die Temperatur,

5. die höhere oder niedrigere Durchlässigkeit des Filterstoffes.

2 Bei einer Filtervorrichtung mit 3550 cm Filter-

fläche, bei 16,7 Liter/Min, ölfordermenge, Viscositätsindex SAE 30, 83 + 3⁰C Arbeitstemperatur, und 20 Porendurchmesser des Filterstoffes, hat sich ein zwischen 2 und 2,5 mm liegender optimaler Durchmesser des einzigen vorgesehenen Loches 13 ergeben.

In der Folge wird die Funktionsweise der Filtervorrichtung beschrieben.

Die Vorrichtung ist am Anschlussflansch des nicht dargestellten Motors in üblicher Weise befestigt und dadurch in den Schmierkreislauf des Motors eingeschaltet.

Das zu filtrierende Schmiermittel tritt in das Innere der Filtervorrichtung ein und strömt durch die Löcher 4, hebt die elastische Membrane 5 an, welche die

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Funktion eines RBckschlagventiles ausübt, und tritt somit in die Kammer 6 ein.

Ein Teil des Schmiermittels gelangt sodann in die Ringkammer zwischen der Glocke und dem Susseren Filterelement 1, tritt durch dieses Filterelement hindurch, wobei es einen Teil der mitgeführten Verunreinigungen auf ihm abladt, und fliesst sodann in den mittleren Ringraum 3«

Der andere Teil des Schmiermittels strömt durch die Löcher 13 ebenfalls in den mittleren Ringraum 3, wo folglich eine Vermischung von bereits vom Filterelement 1 filtrierten Schmiermittel mit noch zu filtrierendem, durch die Locher 13 zugeströmtem Schmiermittel stattfindet .

Die auf diese Weise erhaltene Mischung strömt sodann durch das innere Filterelement 2, hinterlasst auf diesem die eitgeführten Verunreinigungen und kann fiber den Auslass 8 wieder in den Schmierkreislauf des Motors eintreten.

Obige Ausführungen lassen die Wichtigkeit der Löcher 13 erkennen, welche die Kammer 6 mit dem Ringraum 3 ver-* binden. Die durch diese Löcher 13 geschaffene Durchtrittsflöche bedingt den Wert des Druckes der Flüssigkeit in der· Kammer 3 und folglich den Druckgradienten zwischen stromauf und stromab des Filterelementes 1. Mit der Veränderung dieses Druckgradienten, die durch Veränderung

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der durch die Löcher 13 definierten GesamtdurchlassfIH-che erzielt werden kann, variieren auch die Strömungsbedingungen und die Bedingungen der mechanischen Gleichgewichtskräfte des das Filterelement bildenden Materials.

Weiters ist es vermittels der Löcher 13 möglich, optimale Betriebsbedingungen zu erhalten, indem man den Zufluss der Flüssigkeit zu jedem Filterelement derart regelt, dass die Durchflussmenge der Flüssigkeit durch die Filterelemente oder die pro Zeiteinheit und pro Flacheneinheit eines jeden FiIterelementes abgelagerte Verunreinigungsmenge derart sind, dass die wirksame Funktionsdauer der Filterelemente untereinander gleich ist.

Wenn sich als Folge einer übermHssigen Verstopfung des Filterelemen tes 1 oder 2 ein UbermHssiger Druckunterschied zwischen der Kammer 6 und dem Auslass ergeben sollte, so öffnet sich das Ventil 7, welches den Abfluss der Flüssigkeit ermöglicht, die somit an den Filterelementen 1 und 2 vorbeifliesst, ohne den Schmierkreislauf an der anderen Seite der Filterpatrone zu unterbrechen.

In an sich bekannter Weise kann Ventil 7 vorzugsweise im Bereich des Auslasses 8 angeordnet werden, um zu verhindern, dass wahrend des Vorbeiflusses in den Schmierkreislauf Schmutz, der sich auf den Filterelementen angesammelt hat, eintritt.

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Obige Ausführungen lassen somit erkennen, dass die eingangs gestellten Ziele der Erfindung in wirksamer und technisch und wirtschaftlich vorteilhafter Weise erreicht werden. Insbesondere das Ziel der bedeutenden Vergrösserung der FilterflMche wurde durch eine äusserst vorteilhafte Lösung des technischen Problems erreicht, da bei gleichem Platzbedarf die Summe der Oberflächen der Filterelemente wesentlich grosser ist als die, welche von einem einzelnen Filterelement von der Art, wie sie in den bereits in Verwendung befindlichen Filterelementen verwendet werden, dargeboten wird.

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Claims

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1. Filtervorrichtung, insbesondere für Motoröle von
Kraftfahrzeugen oder andere Flüssigkeiten, bestehend
aus einem Gehäuse mit Einlass- und Auslassöffnung für die zu filtrierende Flüssigkeit und aus zwischen Einlass und Auslass befindlichen Filtermitteln, durch
welche unter Betrxebsbedxngungen die besagte Flüssigkeit hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass die
Filtermittel aus zwei oder mehreren Filterelementen bestehen, die untereinander im Abstand angeordnet sind, so dass zwischen ihnen ein oder mehrere Zwischenräume entstehen, wobei das erste, stromauf liegende Filterelement arbeitsmassig direkt in hydraulischem Kontakt mit dem Einlass der Filtervorrichtung und das letzte, stromab liegende Filterelement arbeitsmassig in direktem hydraulischem Kontakt mit dem Auslass der Filtervorrichtung steht und weiters Bauteile vorgesehen sind, welche eine hydraulische Verbindung zwischen dem einen oder den mehreren Zwischenräumen und dem Einlass unter Betrxebsbedxngungen aufrecht erhalten.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse die Form einer allgemein zylindrisch geformten Wanne oder Glocke besitzt, dessen offenes Ende mit Teller- und Plattenteilen verschlossen ist, in denen die Einlass- und die Auslassöffnung für die zu filtrierende Flüssigkeit, sowie Dichtungseinrichtungen, welche befähigt sind, den Weg der Flüssigkeit unter Betriebsbe-

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dingungen zu definieren, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei, oder mehreren FiJt er elemente einen im wesentlichen ringförmigen, untereinander konzentrischen Vorlauf besitzen und dass diese Zwischenräume ebenfalls im wesentlichen eine Ringform besitzen.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Filterelemente aus einer Folie aus porösem Filtermaterial besteht, welche blasbalgförmig gefaltet ist, um mit ihren in bezug auf die Achse der Zylinderform der Wanne radial verlaufenden FaltflHchen einen Stern mit einer Vielzahl von Strahlen zu bilden, wobei der Stern des im Betrieb weiter stromauf liegenden Filterelementes einen grösseren Durchmesser und eine grössere FilterflSche besitzt als das im Betrieb weiter stromab liegende Filterelement,

4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Falten des im Betrieb weiter stromauf liegenden Filtersternes grosser ist als die Anzahl der Falten des im Betrieb weiter stromab liegenden Filtersternes.

5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Filterelemente aus demselben Material, vorzugsweise aus Filterpapier, bestehen, welches distanzhaltende Ausbildungen zwischen den FaltflMchen der Falten aufweist.

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6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der konzentrisch sternförmigen Ausbildung der Filterelemente die Filtersterne von Tellerorganen in ihrer Lage gehalten werden, die im Bereich ihrer Enden vorgesehen sind, wobei das Tellerorgan an der Einlasseite der Filtervorrichtung im Bereich seiner Zonen, die den Zwischenräumen gegenüberliegen, Löcher ausweist.

7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher kalibriert sind.

8. Filtervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher polarsymmetrisch in bezug auf die Achse der Zylinderform der Wanne angeordnet sind.

9. Filtervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Grosse der Löcher im Verhältnis zur Durchströmmenge und zum Unterdruck im Zwischenraum stehen.

10. Verfahren zum Filtrieren einer Flüssigkeit, insbesondere eines Motoröles von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der zu filtrierenden Flüssigkeit durch ein erstes Filterelement geführt und die auf diese Weise filtrierte Flüssigkeit mit dem anderen, nicht filtrierten Teil der zu filtrierenden Flüssigkeit

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vermischt und die Mischung durch wenigstens ein zweites oder mehrere aufeinanderfolgende Filterelemente geführt wird, wobei der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Filterelementen vorzugsweise teilweise mit nicht filtrierter Flüssigkeit gespeist wird.

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