DE2900081A1 - Filter fuer fliessendes medium - Google Patents

Description

Ölfilter zum Filtern des Schmieröls von Verbrennungsmotoren sind seit langem mit guten Ergebnissen in Gebrauch.

Eine typische Ausführungsform eines derartigen Filters weist ein Gehäuse auf, das in die Ölleitung eingesetzt ist und innenseitig ein Filterelement enthält, das aus einem Zylinder aus gefaltetem, mit Harz imprägniertem Filterpapier besteht, dessen Stirnenden in kreisförmigen Endkappen fest eingesetzt und abgedichtet sind. Die Endkappen werden durch ein perforiertes Mittelrohr in Abstand voneinander gehalten. Die innenseitige Konstruktion des Gehäuses ist so gewählt, dass normalerweise der ölstrom radial nach innen in Bezug auf den gefalteten Papierzylinder fliesst.

Bei Ölfiltern für Automobilmotore liegt die geforderte Mindestlebensdauer derzeit bei etwa 10 000 Betriebskilometern. Diesen Anforderungen genügen die bekannten Filter.

Mittlerweile werden jedoch von den Automobilherstellern und auch von der Öffentlichkeit ölfilter mit einer wesentlich längeren Betriebsdauer verlangt. Dies ergibt sich beispielsweise aus der

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derzeit geltenden Forderung nach einem Ölfilter mit einer Lebensdauer in der Grössenordnung von 25 000 km.

Wenn das übliche Ölfilter mit seinem bekannten harzimprägnierten, gefalteten Papierelement einem derartig verlängerten Gebrauch ausgesetzt wird, kann das Papierelement im Laufe der Zeit reissen und/oder zusammenfallen bzw. zusammengedrückt werden. Diese Schwierigkeit wird noch dadurch vergrössert, dass die heute üblichen Automobilmotore mit wesentlich höheren Temperaturen arbeiten als dies früher der Fall war, wobei es durchaus üblich ist, dass Schmieröltemperaturen im Bereich von 150° C auftreten.

Die gleiche Schwierigkeit trat sogar in der Vergangenheit dann auf, wenn das gefaltete Papierelement unübliche Dimensionen bezüglich der Falten aufwies oder einem Druckunterschied ausgesetzt wurde, der höher war als der Druck, der als normal angesehen wurde.

In Anbetracht des vorstehenden Sachverhaltes entstand die Lehre gemäss US-PS 3,334 753, die ein gefaltetes Element mit zwei Lagen beinhaltet, wobei die äussere Lage aus dem üblichen Filterpapier besteht und die innere, mit der äusseren Lage gefaltete Lage ein steifes oder starres, mit Durchbrechungen versehenes, aus Draht bestehendes Material aufweist, dessen Öffnungen grosser sind als die Poren des Filterpapieres. Andere steife oder starre Verstärkungselemente aus Metall sind eingebaut. Wenngleich diese Ausführung geeignet sein mag, die Papierlage oder -schicht gegen

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Reissen, Zusammenfallen oder dgl. auszusteifen, begegnen die unvermeidlichen Kosten bezüglich Materialaufwand und Herstellung wirtschaftlichen Bedenken.

Zehn Jahre spater wird diese Lehre in der US-PS 4,033,881 erneut vorgeschlagen. Hier wird die Notwendigkeit einer Abstützung des Filterpapieres durch ein steifes oder starres Wandelement mit Nachdruck wiederholt. Dabei wird eine starre, mit Perforationen versehene Metallwand vorgeschlagen. Zusätzlich wird unter anderem die Verwendung von spunbonded Vliesmaterial einschliesslich solchem aus Polyamidfasern erwähnt. Die Art und Weise, in welcher ein derartiges Material so steif oder starr wie Metall hergestellt werden soll, ist nicht offenbart.

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement, das insbesondere für den Einsatz im Ölfilter eines Automobilmotors geeignet ist und die gegenwärtige Forderung nach einer Mindestbetriebsdauer von etwa 25 000 km erfüllen kann, zur Verfügung zu stellen. Dabei sollen die Aufwendungen für die notwendigen Materialien und die Herstellung des Filters innerhalb wirtschaftlich vertretbarer Grenzen liegen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass anstelle des Versuchs, die Lage aus Filterpapier durch Verwendung einer starren oder steifen, mit Durchbrechungen oder Poren versehenen Stützwand vor dem Zerreissen oder Zusammenfallen zu bewahren, das Papier durch eine nicht steife oder nicht starre Lage aus flexib-

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lern, porösem Material abgestützt ist, das im Vergleich, zum Papier eine hohe Reiss- und Zugfestigkeit aufweist, wobei seine Kanten oder Enden so verankert sind, dass, wenn das Papier teilweise oder in seiner Gesamtheit beginnt, sich in Fliessrichtung des Mediums durch das Papier hindurch zu bewegen, das Material hinter dem Papier gespannt bzw. auf Zug beansprucht wird und aufgrund seiner Reiss- und Zugfestigkeit die notwendige Abstützung bewirkt.

Die beiden Lagen, eine aus dem Filterpapier und die andere aus dem flexiblen Material mit hoher Reiss- und Zugfestigkeit, sind nicht Fläche an Fläche miteinander verklebt oder sonstwie verbunden. Somit können die beiden Lagen, wenn sie beginnen, sich etwas in Richtung des durch sie hindurchfliessenden Fluids auszubauchen oder zu deformieren, relativ zueinander etwas gleiten oder rutschen, so dass die innere Lage aus Material grosser Festigkeit ganz oder wenigstens überwiegend nur durch Reiss- oder Zugkräfte beaufschlagt wird. Diese Kräfte kann das Material ohne Verlust seines Zusammenhals aufnehmen. Sein Widerstand gegen mögliches elastisches Dehnen oder Strecken muss gross genug sein, um die Papierlage unter der Einwirkung des Filterfliessdruckes gegen wesentliche Durchbiegungen, Durchfederungen oder dgl. zu halten.

Dieses nicht-starre oder nicht-steife Material hoher Festigkeit kann im Vergleich zu dem es stützenden Filterpapier sehr dünn und flexibel sein. Es braucht keinerlei Filterwirkung zu haben und sollte vorzugsweise einen geringeren Fliesswiderstand oder grössere Porenabmessungen aufweisen als das Papier. Es sollte einen grösseren Widerstand als das Papier gegen Beschädigung aufweisen,

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wenn es bei Verwendung des Zweikomponenten-Materials als Ölfilter unter den vorbeschriebenen Bedingungen bezüglich längerer Benutzungsdauer mit heissem Schmieröl getränkt wird.

Wenn dieses Zweikomponenten-Filtermaterial zu einem an sich bekannten zylindrischen, gefalteten ölfilterelement geformt wird und in Gebrauch ist, kann der unter Druck erfolgende Ölfluss das Papier nach innen verschieben, verformen oder dgl. Jedoch wird in dem Augenblick, in welchem das Papier versucht, sich nach innen zu bewegen, das Stützmaterial hoher Festigkeit auch dann, wenn es nicht vorgespannt ist, zwischen seinen axialen Enden, an denen es verankert ist, gespannt, so dass das Papier insgesamt oder teilweise keine derartige Verformung erfahren kann, die ein Reissen oder Zusammenfallen seiner Falten bewirken könnte. Die beiden Lagen sind ineinandergefaltet; sie können jedoch relativ zueinander gleiten, so dass Biegevorgänge geringen Ausmasses mit Spann- und Entspann-Effekten vorhanden sein können. Wenn das Element unter Betriebsbedingungen mit einem flexiblen Stützmaterial arbeitet, das z. B. aus spunbonded Kunststoffasern, die gegen heisses öl widerstandsfähig sind, besteht, wird eine derartige Lage oder Schicht nicht zerfallen oder sonstwie versagen. Wenn im Laufe der Zeit und unter der Einwirkung des hindurchfliessenden heissen Öles das Papiermaterial schwächer und für Rissbildung oder Zusammenfallen anfällig wird, kann es sich nicht ganz oder teilweise nach innen in einem solchen Ausmass bewegen, dass ein merkliches Zusammenfallen oder Bersten möglich sein würde.

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Wie bereits erwähnt, sollte das Stützmaterial einen geringeren Fliesswiderstand aufweisen als die Papierschicht; das erwähnte spunbonded Fasermaterial kann so beschaffen sein, dass es nicht nur eine hohe Reiss- und Zugfestigkeit aufweist, sondern auch grössere Porenabmessungen als übliches Filterpapier hat, und zwar insbesondere dann, wenn es sehr flexibel und dünn im Vergleich zum Papier ausgebildet ist. Es kann etwas elastisch streckbar sein; jedoch wird sein Widerstand gegen ein derartige Strecken gross genug sein, um die Papierlage gegen ins Gewicht fallendes Formen oder Verschieben zu sichern. Ölfilter für Automobile sind mit einem Stützmaterial hergestellt und erprobt worden, die ein im

Handel erhältliches sehr dünnes - ca. 34 g/m - spunbonded Faservlies aus Nylon aufweisen, das direkt aus der Polymerschmelze hergestellt wird. Durchgehende Fäden oder Fasern des Nylons sind an jedem Kreuzungspunkt miteinander verbunden, so dass das Material sich nicht auflöst oder ausfasert. Es weist eine grosse Festigkeit auf und ist darüber hinaus widerstandsfähig gegen die Bildung oder das Weiterlaufen von Fadenziehern und Schnitten. Nylon ist über lange Zeiträume gegen heisses öl ausreichend widerstandsfähig. Da es sich um ein spunbonded Faservlies handelt, ist es ein Material, das Filtereigenschaften mitbringt; jedoch sind seine Porenabmessungen grosser als die des üblichen harzimpragnierten Filterpapiers, das normalerweise eine Porengrösse aufweist, bei welcher zumindest Partikel in einer Grösse von 10 Mikrometer zurückgehalten werden.

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Wenn diese Ausführung in den im übrigen gemäss dem Stand der Technik ausgebildeten ölfilter eines Automobilmotors eingesetzt wird, können unübliche oder neue Herstellungsprobleme vermieden werden, da das Ineinanderfalten der beiden Lagen bekannt ist. Die Materialkosten werden lediglich um das Ausmass der verhältnismässig niedrigen Kosten des Materials hoher Reiss- und Zugfestigkeit vergrössert. Gleichzeitig weist dieser Filter anstelle der im anderen Fall beschränkten Betriebsdauer eine grössere Lebensdauer auf, die wesentlich über die neuerdings geforderte Betriebsdauer von ca. 25 000 km hinausgeht.

Die Erfindung lässt sich somit, wie vorstehend anhand eines Ölfilters für einen Kraftfahrzeugmotor erläutert, dahingehend zusammenfassen, dass das übliche, gefaltete Filterpapier innenseitig durch eine zwischengefaltete Lage aus einem Material gestützt wird, welches eine hohe Festigkeit gegen Reissen und Zugbeanspruchung aufweist und wesentlich flexibler ist als das Papier. Wenn die Enden beider Lagen in der üblichen Weise in den Endkappen des Filterelementes, die durch das übliche, perforierte Mittelrohr in einem festen Abstand voneinander gehalten werden, verankert sind, wird das flexible Material einer Zugspannung ausgesetzt, wenn das Papier versucht, sich nach innen zu bewegen, wodurch das Papier gegen Reissen, Bersten oder dgl. oder Reissen der Falten gehalten bzw. geschützt wird. Das so als Stützlage für das Papier dienende flexible Material kann vorgespannt sein, um so einen grösseren, zusätzlichen Widerstand gegen eine nach innen gerichtete Bewegung des Papieres entgegenzusetzen.

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In der Zeichnung ist eine nach den gegenwärtigen Erkenntnissen besonders geeignete Ausführungsform der Erfindung für den ölfilter eines Kraftfahrzeugmotors dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines mittels Schraubverbindung anzuschliessenden Wegwerf-Automobilfilters, von dem Teile weggelassen sind, um den inneren Aufbau des neuen Doppelelementes besser erkennbar zu machen;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt der oberen Enden einiger Falten des Doppelelementes, wobei die Lagen etwas aus ihrer normalen Position voneinander entfernt sind, in welcher sie vollständig ineinander eingreifen;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den äusseren Scheitel einer der Falten, um die zweilagige Konstruktion zu zeigen und die Art und Weise, in welcher die Innenoder Stützlage unter Spannung arbeitet;

Fig. 5 eine Draufsicht des im Beispiel verwendeten spunbonded Materials in etwa achtzigfacher Vergrösserung;

Fig. 6 die grafische Darstellung von Mullin-Testwerten unter Langzeit-Immersionsbedingungen in heissem Öl für ausschliesslich Papier; für ausschliesslich spunbonded Material grosser Festigkeit und für die beiden zum neuen Zweikomponenten-Material kombinierten Materialien;

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Fig. 7 die ein Zusammenfallen oder Zusammendrücken bewirkenden Druckwerte für ein gefaltetes Filterelement, das nur aus Papier besteht, und für ein Filterelement, das die Doppelkonstruktion verwendet, unter Langzeitbedingungen bei der Zirkulation von heissem öl«

Die Figuren 1 und 4 zeigen die allgemein üblichen Merkmale des Filters mit einem topfförmigen Stahlgehäuse, das ein verschlossenes oberes Ende aufweist und an seinem unteren Ende durch eine Grundplatte 2 verschlossen ist, die einen mit Innengewinde versehenen Auslass 3 aufweist, der von einer ringförmig angeordneten Reihe von Exnlassöffnungen umgeben ist. Die Grundplatte wird an einer Verlangerungsleitung zur Anbringung des Filters oder dgl. eines Kfz-Motors angeschraubt, so dass das öl durch die Motorölpumpe in die Löcher 4 gedrückt wird und durch das Gehäuse und den Auslass 3 wieder in das ölsystem des Motors zurückfliesst. Dabei sind geeignete Vorkehrungen getroffen, um Leckagen zu vermeiden. Im Inneren kann das Filter in der üblichen Weise ausgebildet sein, so dass das durch die Einlasse 4 eintretende Öl in einen Ringraum 5 gelangt, der das neue Filterelement 6 umgibt. Das Öl fliesst radial nach innen durch dieses Element in Richtung auf das perforierte Mittelrohr 7 und durch dieses hindurch, so dass es durch den Auslass 3 wieder aus dem Filter heraustritt.

Fig. 4 zeigt, dass das perforierte Mittelrohr 7 die beiden Endkappen 8 starr in einem Abstand voneinander hält; die Kappen 8 haben einander zugekehrte Umfangsflansche 9, in welche die

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axialen Enden der zylindrisch geformten Filterelement 6 eingreifen; dort sind sie durch Einbettung in Zement oder sonstwie in geeigneter Weise an den Endkappen fest angebracht. Dies ist beispielsweise in der US-PS 2,642,187 offenbart, jedoch mit der Ausnahme, dass heute die Endkappen normalerweise aus Stahlblech, aus dem auch das perforierte Mittelrohr 7 besteht, hergestellt sind.

Die insoweit beschriebene Konstruktion kann in der üblichen Weise ausgebildet sein, wobei die Enden des gefalteten, zylindrischen Filterelementes 6 starr durch die bzw. an den Endkappen positioniert bzw. befestigt sind. Wenngleich nicht dargestellt, kann das Filter ein Ablassventil oder ein Umgehungsventil oder auch beide eingebaut haben.

Die Figuren 2 und 3 zeigen die Zweikomponenten-Konstruktion, mittels welcher die Lehre gemäss der Erfindung unter Verwendung einer harzimprägnierten Filterpapier-Komponente 6a und der flexiblen Stützlage 6b hoher Festigkeit verwirklicht ist. In Fig. 3 sind die beiden Lagen etwas voneinander entfernt dargestellt, um deutlich zu zeigen, dass beide gefaltet sind, während Fig. 2 die Art und Weise zeigt, in welcher das Material 6b hoher Festigkeit mit seinen Falten in das Papier 6a eingreift und an diesem anliegt. Beide gefalteten Lagen sind über ihre jeweilige Erstrekkung in Fläche-zu-Fläche-Kontakt, ohne jedoch miteinander verbunden zu sein.

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Die beiden Materialstreifen dieses Zweikomponenten-Elementes können gleichzeitig zusammengefaltet werden. Während der Herstellung des Filters hält die ineinander gefaltete Ausgestaltung das relativ sehr flexible und dünne Stützmaterial in seiner Position. Danach kann die Herstellung des Elementes zu Ende geführt werden. Es kann angenommen werden, dass bei Beginn der Herstellung des Elementes keine der Lagen irgendwelche Spannungen aufweist, die grosser sind als beim üblichen gefalteten Papierfilterelement. Jedoch werden die Enden beider Lagen fest bzw. starr an den Endkappen angebracht, die durch das Filterrohr 7 in einem festen Abstand voneinander gehalten werden.

Im Betrieb verursacht der Druckunterschied zwischen dem Öl im Raum 5 und dem Inneren des Mittelrohres 7 eine Kraft, die radic.l nach innen gerichtet sowohl auf das Papiermaterial als auch auf das spunbonded Material einwirkt, welches vorstehend beschrieben ist und eine Innen- oder Stützlage 6b bildet. Da das Papier dahin tendiert, entlang dem Umfang auszuweichen, erfährt die innere Lage 6b eine Beaufschlagung und damit eine Zugbeanspruchung, da die Enden befestigt sind. Durch diese Spannung wird die innere Lage straff und leistet einer nach innen gerichteten Verformung der gefalteten Filterpapier-Komponente Widerstand. Die Spannung, die in der Innenlage hoher Reiss- und Zugfestigkeit entsteht, ist in Fig. 4 durch den Pfeil T angezeigt. Gemäss Fig. 2 ist diese unter Spannung stehende flexible Lage 6b hoher Festigkeit insgesamt in Falteneingriff und in einer Fläche-gegen-Fläche-Position mit dem und in Bezug auf das gefaltete Papier 6a. Die gesamte

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innere Oberfläche des gefalteten Papiers 6a wird gegen ümfangsverschiebung durch das Material 6b hoher Zugfestigkeit abgestützt. Nur an der Naht, die notwendig ist, um die gefalteten Komponenten zu einem Zylinder zu formen, gibt es eine Verbindung von Fläche zu Fläche zwischen den beiden Lagen; an dieser Stelle kann das Material hoher Festigkeit hinter der Naht angeordnet sein, so dass in Verbindung mit den Vielfachlagen, die an der Naht erforderlich sind, eine grosse Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Zusammenfallen entlang dieser einen Linie vorhanden sind. Mit Ausnahme dieser Naht und der Verbindung zwischen den beiden Lagen an ihren beiden axialen Enden über das Bindemittel oder die Endkappen sind beide Lagen voneinander frei; sie sind nicht durch irgendwelches Verbindungsmaterial in einer Fläche-zu-Fläche-Position aneinander befestigt. Sie können frei relativ zueinander gleiten, wenn das Filterelement im Ergebnis unter den Einwirkungen der Schwankungen des Öldrucks arbeitet. Bei jeder geringfügigen Deformation des Zweikomponenten-Filterelementes nach innen gerät die innere Lage 6b hoher Zugfestigkeit sofort unter Spannung; sie wird straff und widersteht einer weiteren ümfangsdeformation der Papierwand.

Mithin wird selbst dann, wenn die P^pierkomponente durch Langzeit-Beanspruchung durch das durch den Filter hindurchfliessende heisse Öl einen Punkt erreicht, an dem die Möglichkeit des Zusammenfaliens oder Reissens besteht, aufgrund des konstanten, einheitlich verteilt wirkenden Reaktionswiderstandes, der durch die flexible Lage hoher Festigkeit an der Innenseite vorhanden

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ist bzw. wirksam wird, das Papierelement vor Zusammenfallen und Platzen noch lange Zeit nach dem Zeitpunkt geschützt ist, in dem es ohne die Stützwand versagt haben würde. Da diese Stützwand ein zähes, dauerhaftes durchgehendes spunbonded Material aus Fasern oder Fäden sein kann, das aus durchgehenden oder langen Kunststoffäden hoher Zugfestigkeit hergestellt worden ist und darüber hinaus auch die notwendige Widerstandsfähigkeit gegen die Beanspruchung durch das heisse öl und möglicherweise auch Verschmutzungen vom Verbrennungsmotor aufweist, kann es die vorbeschriebene Funktion erfüllen, wobei es eine grosse Betriebsdauer hat, die wesentlich länger ist als die heute verlangte Filter-Betriebsdauer. Da es sich um ein Vlies bzw. ein spunbonded Material handelt, hat es in allen Richtungen im wesentlichen den gleichen Reisswiderstand und die gleiche Zugfestigkeit einschliesslich der Richtung, die im Zusammenhang mit der Erfindung mit besonderer Bedeutung ist und in axialer Richtung der Wände des Filterelementes, die sich zwischen den Endkappen der Elemente erstrecken, verläuft.

Ein unter der Bezeichnung "Cerex" von der Firma Monsanto in den

2 Handel gebrachtes Nylonvlies mit einem Gewicht von ca. 34 g/m hat die Porosität, Flexibilität sowie Reiss- und Zugfestigkeit, die für die Anwendung der Lehre gemäss der Erfindung zweckmässig sind. Nylon ist gegen heisses öl sehr beständig. "Cerex" ist zumindest geringfügig elastisch flexibel, so dass es streckbar ist und elastisch seine Ausgangslage wieder einnimmt, wenn diese neue Zweikomponenten-Filterwand beim Betrieb arbeitet und sich

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dabei nach innen und nach aussen bewegt.

Darüber hinaus hat "Cerex" in seinem Lieferzustand einen geringfügigen Feuchtigkeitsgehalt, der durch den Durchgang des heissen Motoröles, der durch beide Komponenten hindurchfliesst, ausgetrieben wird. Dabei erfährt das Vlies eine Schrumpfung von etwa 2%. Dadurch wird, wenn der dieses neue Element benutzende Filter im Betrieb ist, die innere Stützwand aus dem Vlies etwas gestrafft oder vorgespannt, wodurch zusätzlich die beschriebene einheitliche Abstützung der Papierkomponente über ihre gesamte Erstreckung begünstigt wird.

Fig. 5 zeigt in etwa achtzigfacher Vergrösserung die poröse, faserige Beschaffenheit eines spunbonded Faservlieses im allgemeinen und von"Cerex" im besonderen. Das Ineinandergreifen der durchgehenden Nylonfasern oder Fäden ist regellos und in im wesentlichen allen Richtungen, so dass ein zäher und dauerhafter Stoff entsteht, der das Betriebsverhalten aufweist, das Nylon im allgemeinen eigen ist. Es handelt sich um ein Faservlies, das direkt aus der Polymerschmelze hergestellt wird, wobei die durchgehenden Fäden aus Nylon an jedem Kreuzungspunkt miteinander ver-

bunden werden. Aufgrund der extremen Dünnheit - ca. 34 g/m fühlt sich dieses spunbonded Material auch schwach an; es hat jedoch die Eigenschaften bezüglich Reiss- und Zugfestigkeit, die für die Verwirklichung der Erfindung notwendig sind. Selbstverständlich können auch andere Materialien, die in etwa die gleichen Eigenschaften haben, verwendet werden.

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Bei Versuchen, die mit diesem Zweikomponenten-Filtermedium durchgeführt worden sind, wurde eine Papierfilter-Komponente verwendet, die ein verhältnismässig hohes Grundgewicht im Be-

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reich von 215 g/m (130 lbs/3OOO ft ) aufwies. Das Papier wurde aus weichen Holzfasern hergestellt, wie sie üblicherweise von Filterpapierherstellern verwendet werden, und mit einem duroplastischen Kunstharz des Phenoltyps imprägniert. Jedoch könnte bei Herstellung des Filterelementes das Filterpapier auch aus anderen Materialien, z. B. Baumwoll-Linters, Esparto, Hartholzfasern und möglicherweise sogar künstlichen Fasern hergestellt werden. Für die Imprägnierung können andere Kunststoffharze anstelle des üblichen Harzes verwendet werden, um das Papiermaterial gegen Verschlechterung seiner Eigenschaften oder Funktion durch den Kontakt mit Motoröl, Wasser, Benzin und Dieselöl und mit Nebenprodukten des Verbrennungsvorganges im Motor zu schützen.

Bei diesen Versuchen war die Innen- oder Stützlage ein "Cerex"-

Vlies mit einem Gewicht von ca. 25 g/m .

Dabei wurden auch MuIlin-Reissversuche durchgeführt, wobei die beiden vorstehend beschriebenen, aus zwei Materialien bestehenden Lagen in heisses Öl (SAE 30 Öl bei 150° C) eingetaucht wurden. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 6 dargestellt.

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Fig. 6 lässt erkennen, wie die PSI-Mullin-Druck-Reisswerte lediglich für das Papier schnell von Null auf die 100 - 200 Stunden-Zeitbereiche abnehmen. Wesentlich oberhalb dieser Linie sind die MuIlin-Reiss-Druckwerte in Abhängigkeit von Zeit und Öl für "Cerex" dargestellt.

Bei Erreichen des Zeitpunktes, bei dem mit der Berstmöglichkeit lediglich für das Papier zu rechnen ist, gilt offenbar, dass das dünne, poröse "Cerex"-Stützmaterial die gesamte Druckbeaufschlagung zu tragen hat, und dass für Zeitabschnitte, die sich über etwa 200 Stunden erstrecken, es lediglich das "Cerex"-Material sein würde, das die Beaufschlagung zu tragen hätte, so dass letztenendes für länger andauernde Zeitabschnitte die Kombination der beiden Lagen etwa die gleiche sein sollte wie lediglich für "Cerex".

Überraschenderweise ergeben sich jedoch bei Kombination von Papier und "Cerex" zum Zweikomponenten-Element gemäss der oberen Linie in Fig. 6 Mullin-Reiss-Drücke, die im Vergleich zu denen ausschliesslich für "Cerex" ganz erheblich grosser sind. Der Grund für dieses Phänomen ist derzeit noch nicht erkennbar; in jedem Fall zeigt es jedoch, dass ein Ölfilter gemäss der Erfindung ohne weiteres eine Betriebsdauer bei einwandfreier Funktion hat, die weit über die geforderten 25 000 km hinausgeht.

Die Gefahr des Zusammenfallens oder Zusammengedrücktwerdens eines zylindrischen, aus gefaltetem Material bestehenden ölfilters ist

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natürlich von grosser Bedeutung? Fig. 7 zeigt, wie schnell die dem Zusammenfallen zuzuordnenden Druckwerte bei der Einkomponenten-Ausführung mit dem harzimprägnierten Filterpapier abnehmen. Das Zweikomponenten-Element gemäss der Erfindung fällt während der 300 Versuchsstunden mit SAE öl bei 150° C nur geringfügig unter dem 100 PSI-Bereich des Druckes, bei dem das Zusammenfallen ehtritt. Dies waren die Versuchsbedingungen, auf die die Resultate gemäss Fig. 7 zurückgehen.

Die vorstehend angegebenen allgemeinen und grundsätzlichen Aspekte können folgendermassen zusammengefasst werden;

Jedes Filter für ein Fluid, das eine Lage aus Filterpapier aufweist, die aus irgendwelchen Gründen abgestützt werden muss, kann durch eine innenseitige Lage aus flexiblem Material abgestützt werden, wenn dieses Material befestigte Enden aufweist, so dass es durch nach innen gerichtete Deformation oder Lageänderung der aussenseitigen Filterpapierschicht gespannt und gestrafft wird und die innenseite Lage aus flexiblen Material besteht. Unter Spannung oder Zugbeanspruchung wird das Papier unterstützt, obwohl die Stützlage flexibel ist.

Da die beiden Lagen zwischen ihren befestigten Enden relativ zueinander gleitbar angeordnet sind, können die beiden Lagen bis zu einem bestimmten, beschränkten Ausmass elastisch sich biegen oder nachgeben, wobei das Ausmass dadurch bestimmt wird, dass die Starrheit beispielsweise von Sperrholz vermieden wird, bei dem

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- 20 die verschiedenen Lagen miteinander verbunden sind.

Aus praktischen Gründen sollten beide Lagen an ihren Enden befestigt sein, wobei die Innen- oder Stützlage eine grössere Reissfestigkeit und Zugfestigkeit zwischen den befestigten Enden aufweisen sollte als das von ihr abgestützte Papier.

Vorzugsweise ist die Stütz- oder Innenlage ein spunbonded Faservlies, das aus Fäden und/oder Fasern aus Kunststoff besteht, welcher eine grössere Widerstandsfähigkeit gegenüber der Temperatur des zu filternden Fluids aufweist als das Filterpapier.

Da es unter Spannung arbeitet und eine grosse Reiss- und Zugfestigkeit aufweist, kann die Innen- bzw. Stützlage ein Stoff oder Vlies sein, der eine wesentlich grössere Flexibilität und geringeres Gewicht als das Filterpapier aufweist. Seine Porosität sollte grosser sein als die des Filterpapiers, wobei letzteres die Filterfunktion übernimmt und die unter Spannung stehende flexible Stützlage dazu dient, das Filterpapier vor Beschädigung oder Zerstörung zu bewahren, wenn das die beiden Lagen aufweisende Zweikomponenten-Element unter Bedingungen arbeitet, die im anderen Fall eine Zerstörung oder unerwünschte Verformung des Filterpapieres bewirken würden.

Die Anwendung dieser Grundsätze auf das Ölfilter zum Beispiel eines Automobilmotors mit ineinandergefalteten Lagen, wobei das Filter im übrigen möglicherweise die übliche bekannte Ausgestal-

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tung aufweist, führt zu einem ölfilter, das eine unerwartet grössere Betriebsdauer aufweist. In diesem Fall kann das gefaltete Zweikomponenten-Element mit seinen Enden durch die bei üblichen Filterelementen vorhandenen Endkappen, zwischen denen ein perforiertes Mittelrohr angeordnet ist, befestigt werden. Wenn die Innen- bzw. Stützlage durch den Durchgang von heissem Öl eine gewisse Schrumpfung erfährt, erhält es eine Vorspannung, so dass es auf einer nach innen gerichtete Verschiebung oder Verformung der äusseren Lage aus Filterpapier möglicherweise schneller, nämlich gleich zu Beginn dieser Änderung reagiert als es sonst der Fall wäre. Ob schrumpfbar oder nicht, eine derartige nach innen gerichtete Verschiebung oder Verformung verursacht immer eine Anspannung der inneren, flexiblen Stützlage, die eine Straffung dieser Lage und damit einen Widerstand gegen weitere nach innen gerichtete Deformation oder dgl. des Papieres verursacht.

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Claims (9)

Patentanspr ü c h e

1.JPilter für ein fliessendes Medium mit einer äusseren Lage aus .lterpapier und einer inneren Stützlage, dadurch gekennzeichnet,

dass die innere Stützlage (66) aus flexiblem Material besteht, dessen Enden derart befestigt sind, dass sie bei nach innen gerichteter Bewegung oder Verschiebung der beiden Lagen (6a, 6b) beansprucht werden.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagen (6a, 6b) im Bereich zwischen den befestigten Enden relativ zueinander gleitbar angeordnet sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden beider Lagen (6a, 6b) verankert sind.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (6a, 6b) zwischen ihren befestigten Enden eine grössere Reißfestigkeit und Zugfestigkeit aufweist als das Papier (6a).

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (6b) ein spunbonded Faservlies ist, welches aus Kunststofffaden und/oder -fasern besteht, die gegen Öl widerstandsfähiger sind als das Filterpapier (6a) .

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ORiQiNAL !NSPECTED

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6. Ölfilterelement, dadurch gekennzeichnet, dass es mit innen- und aussenseitig ineinander gefalteten Lagen (6a, 6b) versehen ist, die zu einem zumindest im wesentlichen zylindrischen Gebilde geformt sind, wobei Mittel vorgesehen sind, um beide Lagen an entgegengesetzten Enden des Gebildes festzulegen, so dass der Abstand dieser Enden gegen eine ins Gewicht fallende Verringerung gesichert ist und die äussere Lage (6a) aus Filterpapier und die innere Lage (6b) aus einem flexiblen, porösen Material besteht, das eine grössere Reiss- und Zugfestigkeit zumindest in einer sich zwischen beiden Enden erstreckenden Richtung als das Papier aufweist, wobei die Lagen (6a, 6b) mit ihren Flächen zumindest über den grössten Teil ihrer Erstreckungen relativ zueinander gleitbar aneinanderliegen.

7. Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Innenlage (6b) ein spunbonded Faservlies ist, das aus miteinander verbundenen Fasern oder Fäden aus einem Kunststoff hergestellt ist, der gegen heisses öl widerstandsfähiger ist als das das Filterpapier.

8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (6b) merklich grössere Flexibilität und geringeres Gewicht aufweist als das Filterpapier (6a).

9. Filterelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (6b) unter der Einwirkung von heissem Öl schrumpfbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED