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Title:
FILTER ELEMENT COMPRISING AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUPPORTING WEAVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/033100
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a filter element (10) for fluids, in particular for hydraulic fluids, comprising a filter material (22) and a grid-type supporting structure (30), which supports the filter material (22) at least on the clean side, in relation to the flow direction (26) of the filter element (10). The aim of the invention is to improve the filter element (10) in such a way that a high mechanical stability is achieved, whilst preventing static charges. To achieve this, the supporting structure (30) comprises elements that are produced from a plastic material and electrically conductive elements (32, 34).

Inventors:
BREUSCH NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/011922
Publication Date:
April 24, 2003
Filing Date:
October 16, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ARGO GMBH FUER FLUIDTECHNIK (DE)
BREUSCH NORBERT (DE)
International Classes:
B01D29/21; (IPC1-7): B01D29/21
Domestic Patent References:
WO2001037969A12001-05-31
Foreign References:
DE20013839U12001-01-11
US4089783A1978-05-16
Attorney, Agent or Firm:
Karrais, Martin (Stellrecht & Partner Uhlandstrasse 14c, Stuttgart, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Filterelement für Flüssigkeiten, insbesondere für Hydraulikflüssig keiten, mit einem Filtermaterial (22) und mit einer das Filtermate rial (22) bezogen auf die Durchströmrichtung (26) des Filterele mentes (10) zumindest reinseitig abstützenden gitterförmigen Stützstruktur (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (30) aus einem Kunststoffmaterial gefertigte und elektrisch leitfä hige Elemente (32,34) aufweist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur (30) sowohl Elemente (32) aufweist, die aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial gefertigt sind, als auch Elemente (34), die aus einem elektrisch leitfähigen Material gefer tigt sind.
3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur ein Stützgewebe (30) ausbildet, das sowohl Metallals auch Kunststofffäden (34, 32) aufweist.
4. Filterelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur ein Stützgewebe (30) ausbildet mit sich kreu zenden Metallund Kunststofffäden (34, 32).
5. Filterelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (32) des Stützgewebes (30) aus Kunststoff ge fertigt sind.
6. Filterelement nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden (34) des Stützgewebes (30) aus Metall gefer tigt sind.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kettund Schußfäden (32, 34) des Stützgewebes (30) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kettfäden (32) größer ist als der Durchmesser der Schußfäden (34).
9. Filterelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden (32) einen Durchmesser von ca. 0, 2 mm bis et wa 0,3 mm aufweisen.
10. Filterelement nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden (34) einen Durchmesser von ca. 0,1 mm bis etwa 0,2 mm aufweisen.
11. Filterelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Stützgewebe (30) eine Maschenweite von ca. 0,6 mm bis etwa 1,0 mm aufweist.
12. Filterelement nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Filtermaterial (22) und das Stützgewebe (30) flä chig aneinander anliegen und sternförmig gefaltet sind, wobei die Metallfäden (34) parallel zu den Falten (17) des Stützgewebes (30) verlaufen.
13. Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material ein rostfreier Stahl ist.
14. Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein Polyestermaterial ist.
15. Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (22) eine Feinfilterschicht (24) sowie eine die Feinfilterschicht (24) zumindest reinseitig über deckende Schutzschicht (28) und/oder eine die Feinfilterschicht (24) rohseitig überdeckende Vorfilterschicht (27) umfaßt.
16. Filterelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (22) rohseitig von einem siebartigen Schutzgewebe (36) überdeckt ist.
Description:
FILTERELEMENT MIT EINEM ELEKTRISCH LEITFFÄHIGEN STÜTZGEWEBE Die Erfindung betrifft ein Filterelement für Flüssigkeiten, insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten, mit einem Filtermaterial und mit einer das Filtermaterial bezogen auf die Durchströmrichtung des Filterelementes zumindest reinseitig abstützenden gitterförmigen Stützstruktur.

Derartige Filterelemente kommen insbesondere bei Hydrauliksystemen zum Einsatz, wie sie beispielsweise bei selbstfahrenden Maschinen, zum Beispiel Baumaschinen oder Landmaschinen, oder auch bei Werk- zeug-und Bearbeitungsmaschinen, zum Beispiel Spritzgußmaschinen, verwendet werden. Hierbei müssen die Hydrauliksysteme sehr hohen Anforderungen an die Sauberkeit der Hydraulikflüssigkeit genügen, um über lange Betriebszeiten störungsfrei und mit geringem Verschleiß ihre Funktion erfüllen zu können. Das Filterelement wird von der Hy- draulikflüssigkeit durchströmt, wobei sich zwischen der Rohseite und der Reinseite des Filterelementes eine Druckdifferenz einstellt. Um die- ser Druckdifferenz standhalten zu können, wird das Filtermaterial von der Stützstruktur abgestützt. Je nach Betriebsweise des Hydrauliksy- stemes unterliegt die Stützstruktur einer starken Druckwechselbela- stung, die eine Beschädigung der Stützstruktur zur Folge haben kann.

Üblicherweise kommt als Stützstruktur ein verzinktes Metallsieb oder ein Edelstahlgewebe zum Einsatz. Hierbei besteht allerdings bei Volu- menstromwechsel die Gefahr von Drahtbrüchen. Dies kann zu einer Verunreinigung der Hydraulikflüssigkeit führen. Es wurde deshalb be- reits vorgeschlagen, das Metallsieb durch ein Kunststoffgewebe zu er- setzen. Es hat sich allerdings gezeigt, daß der Einsatz eines Kunststoff- gewebes oder auch eines extrudierten Kunststoffnetzgitters zu stati- schen Aufladungen führen kann, die eine Beeinträchtigung des Hydrau- liksystemes, insbesondere eine Schädigung der Hydraulikflüssigkeit, zur Folge haben können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filterelement der ein- gangs genannten Art derart auszugestalten, daß es eine hohe mecha- nische Stabilität aufweist, wobei statische Aufladungen vermieden wer- den.

Diese Aufgabe wird bei einem Filterelement der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützstruktur aus einem Kunststoffmaterial gefertigte und elektrisch leitfähige Elemente auf- weist.

Es hat sich gezeigt, daß durch den Einsatz von aus einem Kunststoff- material gefertigten und elektrisch leitfähigen Elementen für die das Filtermaterial abstützende Stützstruktur einerseits eine hohe mechani- sche Biegewechsel-Stabilität erzielt werden kann, andererseits stati- sche Aufladungen zuverlässig vermieden werden. Die mechanische Biegewechsel-Stabilität wird hierbei insbesondere durch den Einsatz des Kunststoffmateriales gewährleistet, das der Stützstruktur eine ho- he mechanische Biegewechselfestigkeit verleiht. Durch den Einsatz ei- nes elektrisch leitfähigen Materiales wird sichergestellt, daß elektrische Ladungen abgeführt werden können und folglich statische Aufladungen vermieden werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfaßt die Stützstruktur Ele- mente, die aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gefertigt sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind also die aus Kunststoff gefertigten Elemente identisch mit den elektrisch leitfähigen Elemen- ten.

Von Vorteil ist es, wenn die Stützstruktur sowohl Elemente umfaßt, die aus einem elektrisch nicht-leitenden Kunststoffmaterial gefertigt sind, als auch Elemente, die aus einem elektrisch leitfähigen Material, bei- spielsweise aus einem Metall, gefertigt sind.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Stützstruktur ein Stützgewebe ausbildet, das sowohl Metall-als auch Kunststofffäden aufweist.

Vorzugsweise bildet die Stützstruktur ein Stützgewebe mit sich kreu- zenden Metall-und Kunststofffäden. Das Kunststoffmaterial und der metallische Werkstoff werden dadurch miteinander verschränkt. Dies verleiht der Stützstruktur eine besonders hohe mechanische Belastbar- keit.

Von Vorteil ist es, wenn die Kettfäden des Stützgewebes aus Kunststoff gefertigt sind. Beim Weben der Schußfäden kommt das leitfähige me- tallische Material zum Einsatz, wobei ergänzend zusätzlich Kunststoff- fäden herausgezogen werden können.

Zur Verbesserung der An-und Abströmverhältnisse des Filterelemen- tes hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Kett-und Schußfäden des Stützgewebes unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Durchmesser der Kettfäden grö- ßer ist als der Durchmesser der Schußfäden. Vorzugsweise weisen die Kettfäden einen Durchmesser von ca. 0,2 mm bis etwa 0,3 mm auf. Insbesondere ein Durchmesser von ca. 0,25 mm bis ungefähr 0,26 mm hat sich für die Kettfäden als besonders günstig erwiesen.

Die Schußfäden weisen bevorzugt einen Durchmesser von ca. 0,1 mm bis etwa 0,2 mm auf, von Vorteil ist insbesondere ein Durchmesser von ungefähr 0,12 mm bis etwa 0,18 mm.

Um einerseits das Filtermaterial zuverlässig abstützen zu können und andererseits den sich beim Durchströmen des Filterelementes einstel- lenden Druckabfall möglichst gering zu halten, hat sich für das Stütz- gewebe eine Maschenweite von etwa 0,6 mm bis etwa 1 mm als be- sonders günstig erwiesen.

Das Filtermaterial und ein flächig anliegendes Stützgewebe sind übli- cherweise sternförmig zu einem Filterbalg gefaltet. Hierbei ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Metallfäden parallel zu den Falten des Stützgewebes verlaufen.

Die Metallfäden unterliegen somit bei der Herstellung und während des Einsatzes des Filterbalges keiner beachtlichen Biegebeanspruchung.

Dadurch läßt sich die Standzeit des Filterelementes erheblich steigern.

Die Kunststofffäden verlaufen schräg oder senkrecht zu den Falten des Stützgewebes. Da das Kunststoffmaterial jedoch eine höhere Biege- wechselfestigkeit aufweist als der metallische Werkstoff, führt eine derartige Ausrichtung der Kunststofffäden nicht zu einer relevanten Verminderung der mechanischen Stabilität des Stützgewebes. Als elektrisch leitfähiges Material kann ein Eisenmaterial, beispielsweise verzinktes Eisenmaterial, zum Einsatz kommen. Als besonders vorteil- haft hat es sich erwiesen, wenn das elektrisch leitfähige Material ein rostfreier Stahl ist.

Als Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein Polyestermaterial zum Einsatz kommen.

Insbesondere für den Einsatz eines Filterelementes als Feinfilter ist es von Vorteil, wenn das Filtermaterial mehrlagig ausgestaltet ist. So kann vorgesehen sein, daß das Filtermaterial eine Feinfilterschicht sowie ei- ne die Feinfilterschicht zumindest reinseitig überdeckende Schutz- schicht aufweist. Als Feinfilterschicht kann beispielsweise ein Vlies oder Zellulose-Papier zum Einsatz kommen. Die die Feinfilterschicht reinsei- tig abdeckende Schutzschicht kann ebenfalls in Form eines Vlieses ausgestaltet sein. Rohseitig können eine oder mehrere Vorfilterschich- ten die Feinfilterschicht abdecken. Auch die Vorfilterschichten können in Form von Vliesen und/oder Zellulose-Papieren ausgebildet sein.

Zur Vermeidung einer mechanischen Beeinträchtigung des Filtermate- rials und-bei Ausgestaltung als Filterbalg-zur Offenhaltung der Fal- ten ist es von Vorteil, wenn das Filtermaterial rohseitig von einem sie- bartigen Schutzgewebe überdeckt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, daß als siebartiges Schutzgewebe ebenfalls die voranstehend erläu- terte gitterförmige Stützstruktur, insbesondere das Stützgewebe, zum Einsatz kommt.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen : Figur 1 : eine schaubildliche Darstellung eines Filterelementes und Figur 2 : eine vergrößerte Darstellung des Detail A aus Figur 1.

In Figur 1 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes Filterelement dargestellt. Es umfaßt ein zylinderförmiges Stützrohr 12, das in radialer Richtung von einer Vielzahl von Durch- flußöffnungen 13 durchsetzt ist. In Umfangsrichtung ist das Stützrohr 12 von einem mehrlagigen Filterbalg 15 umgeben, der in Figur 1 zur Verdeutlichung teilweise nach Art einer Explosionszeichnung dargestellt ist. Der Filterbalg 15 ist durch parallel zur Längsachse des Stützrohres 12 verlaufende Falten 17 sternförmig so gefaltet, daß längs seines Umfangs radial außenliegende Faltenspitzen 18 und radial innenliegen- de Faltengründe 19 abwechselnd aufeinander folgen.

Der Filterbalg 15 weist ein dreilagiges Filtermaterial 22 auf mit einer Feinfilterschicht in Form eines Vlieses 24, das in Durchströmrichtung 26, in der dargestellten Ausführungsform also in radialer Richtung von außen nach innen, rohseitig von einem Vorfiltervlies 27 und reinseitig von einem Schutzvlies 28 abgedeckt ist. Die Vliese können beispiels- weise aus einem Kunststoff-oder Glasfasermaterial gefertigt sein.

In Durchströmrichtung 26 stützt sich das Filtermaterial 22 reinseitig an einem Stützgewebe 30 ab, welches flächig am Schutzvlies 28 des Fil- termaterials 22 anliegt und ebenfalls sternförmig gefaltet ist. Das Stützgewebe 30 wiederum stützt sich in Durchströmrichtung 26 im Bereich der Faltengründe 19 am Stützrohr 12 ab.

Der Aufbau des Stützgewebes 30 ist in Figur 2 vergrößert dargestellt.

Es ist sieb-oder gitterförmig ausgestaltet und wird aus Kunststoffma- terial gefertigten Kettfäden 32 und aus Metall gefertigen Schußfäden 34 gebildet. Als Kunststoffmaterial kommt hierbei vorzugsweise Poly- ester zum Einsatz, während die Schußfäden 34 aus einem rostfreien metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Edelstahl, gefertigt sind.

Das Stützgewebe 30 ist derart ausgerichtet, daß die metallischen Schußfäden 34 parallel zu den Falten 17 verlaufen, während die aus Kunststoff gefertigten Kettfäden 32 senkrecht zu den Falten 17 ausge- richtet sind. Die metallischen Schußfäden 34 unterliegen folglich beim Falten des Filterbalges 15 und bei der Filtration der Flüssigkeit prak- tisch keiner Biegebeanspruchung. Mit ihrem Einsatz wird jedoch si- chergestellt, daß aufgrund von Ladungs-trennungsvorgängen innerhalb des Filtermaterials 22 auftretende elektrische Ladungen abgeführt werden können. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Stützrohr 12 aus Kunststoff gefertigt ist.

Rohseitig ist das Filtermaterial 22 von einem siebförmigen Schutzge- webe 36 abgedeckt. Hierbei kann beispielsweise ein Metallsieb zum Einsatz kommen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, daß das Schutzgewebe 36 identisch wie das Stützgewebe 30 ausgebildet ist und ebenfalls Kunststoff-und Metallfäden umfaßt.

Stirnseitig wird der Filterbalg 15 von einer oberen und einer unteren Endkappe 38 bzw. 40 abgedeckt, die mit dem Filterbalg 15 verklebt sind. Die untere Endkappe 40 bildet hierbei einen strömungsdichten Abschluß des Filterelementes 10 aus, während die obere Endkappe 38 eine zentrale Auslaßöffnung 42 aufweist.

Die zu filtrierende Flüssigkeit wird der Außenseite des Filterelementes 10 zugeführt, so daß es den Filterbalg 15 radial von außen nach innen durchströmen und über die Durchflußöffnungen 13 in das Innere des Stützrohres 12 gelangen kann. Anschließend strömt das gefilterte Fluid in Längsrichtung des Stützrohres 12 zur Auslaßöffnung 42 und über diese aus dem Filterelement 10 wieder heraus. Um den sich am Filter- balg 15 ausbildenden Druckabfall der durchströmenden Flüssigkeit möglichst gering zu halten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kett-und Schußfäden 32 bzw. 34 unterschiedliche Materialstärken aufweisen. Hierbei hat sich für die aus Kunststoff gefertigten Kettfäden ein Durchmesser von etwa 0,25 mm bis ungefähr 0,26 mm als beson- ders vorteilhaft erwiesen, während für die metallischen Schußfäden 34 vorzugsweise ein Durchmesser von ungefähr 0,15 mm bis 0,17 mm vorgesehen ist. Die Maschenweite des Stützgewebes 13 beträgt etwa 0,6 mm bis ungefähr 1,0 mm.