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CN1668362A - 用来过滤流体的过滤元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来过滤流体的过滤元件，它具有至少一个围绕其纵轴同心设置的过滤单元(12、14、16)，它们沿流体流相应的流动方向支承在至少一个支承元件(24、26、30)上，其中支承元件(24、26)的至少一部分在其朝向过滤单元(12、14、16)的一侧上配备用来引导流体的通道(28)，其中通道(28)连同其围成它们的纵向筋(50)沿支承元件按扭曲的轨线延伸，其中相应的通道(28)以其两个自由端在相应支承元件(24、26)相互对置的末端处引出，这里通道(28)不使流体流多次转向地沿支承元件连续延伸，并且通道(28)仅仅部分围绕相应的支承元件(24、26)，形成对于流体流的螺旋形导向。

Description

用来过滤流体的过滤元件
本发明涉及一种用来过滤流体的过滤元件，具有至少一个绕其纵轴同心设置的过滤单元，它沿相应的流体流动方向支承在至少一个支承元件上，其中支承元件的至少一部分在其朝向过滤单元的一侧上设有用来流通流体的通道，通道以其围成它的纵筋沿支承元件按扭曲的轨线延伸，其中相应通道以其两个自由端在相应支承元件的相对的末端处引出。
由DE-A-198 37 257已知一种作为过滤元件的过滤模块，它在其结构方面得到简化并可以制造多级过滤器。过滤介质的每一层作为过滤单元由一深过滤材料层组成，其中这些层与垫片交换设置，垫片由排水的单层组成，它们和过滤层一起无缝隙地以水平的重叠层垂直于过滤模块纵轴堆放。这里排水层交替地对过滤腔/非过滤腔密封，其中用已知的方案可以达到过滤层任意的布局。
通过采用不管是垫片层还是过滤层已知方案提供了这样的可能性，即将所有的层水平堆叠，而这里不需要像在常用的过滤元件中通常所需要的那种例如支承管形式的单独的支承元件。此外存在这样的可能性，即按任意的顺序堆叠具有不同过滤精度的任意过滤层。
但是在实际中显示，特别是在待过滤流体压力高时已知过滤元件可能失效，例如因为深过滤材料层没有能够充分地支承在排水层形式的垫片上。后者可能导致整个过滤元件的失效。
由EP-B-0 817 668已知一种过滤装置，它尤其是做成旁路过滤总成，并且特别是用来过滤带一电力驱动的泵和一固定安装的可用一盖子封闭的过滤器壳体的液压油储备(容器)。过滤器壳体具有一可更换的过滤元件，它可以从内向外流通，并具有两个与其纵轴同心设置的圆柱形过滤单元，它们之间有一径向距离，它们在末端朝内由不同的端盖件支承。引入两个过滤单元的径向距离之间的未过滤流体沿两个方向分别穿过配设的过滤单元并这样地过滤。因此过滤单元在形成这一类型的现有技术的情况下向内和向外被一支承管形状的支承元件包围，支承管朝向已知过滤元件相应的滤净侧。如果将过滤元件经过已知方案的盖板从过滤壳体中取出，那么在更换过滤元件时过滤器壳体构成用于脏油的存放容器，而过滤装置内部不再留有污染的流体，污染的流体在过滤装置重新起动时会导致液压回路的污染。尽管如此鉴于采用了支承管形状的支承元件使过滤单元或过滤材料本身得到了充分和可靠的支承，这样便排除了过滤元件的失效，圆柱形支承管的内外侧只具有光滑的导向面，在它们之间形成流体的流通部位。因此已知支承管基本上垂直于其纵向进行流通，因此流体的导引受到限制，对于特殊的过滤任务，例如如果希望过滤单元具有不吸水的过滤材料，不污染流体的话，那么便不能采用已知的方案。
通过DE-A-44 30 341已知一种这一类型的用来过滤流体的过滤元件，它具有一用于用一可取下的盖板封闭的、特别是用于油或燃料的桶形流体过滤器的空心圆柱形支承元件，一里面安装可更换的过滤单元的过滤器壳体，此过滤单元由一折叠成星形的过滤材料带连同密封地安装在其两个端面上的端面盘组成，其中在过滤单元的安装状态下盖板形的端面盘形成一流体开口。上述支承元件在待过滤流体在一个方向流过过滤单元时防止过滤单元的萎陷，并且用已知方案可以在每次更换过滤单元时将支承元件留在过滤器壳体内，因此不受磨损的支承元件连同过滤单元不需要排空。
为了达到在支承元件和包围它的过滤单元之间更好的流体导引，在一种特别优选的实施形式中设想，支承凸台以4头螺纹的方式绕管状支承元件沿其外围环绕分布，以便使流体流绕过滤元件的纵轴多次转向360°。这里对于这种支承元件的已知实施例其特征是，支承凸台分段具有不同的导程。由此在所述支承凸台之间形成总共四条螺旋形中间空腔的平行布局，这些中间空腔用于流体绕中央部分外围直至其设置在上部流体溢流口为止的定向流动。由于构成通道的支承凸台的螺旋形分布防止了沿管状支承元件直通的流体导引，并且由于流体流所述的多重转向造成在支承元件和包围它的并支承在它上面的过滤单元之间有利的流体流动路线。
按照按WO01/91881中图3的一个实施例公布了一种类似的结构，其中在这种已知方案中只有一条螺旋形的、围绕支承元件的导引通道用来输送流体和在过滤器壳体内支承过滤单元。这里也造成流体流绕过滤元件的纵轴的在能量方面不利的多次转向，并且支承元件的构成螺旋形通道的支承凸台对于待支承的过滤单元只形成一小的支承面，因此特别是在较大的流体压差时不产生可靠的支承。
此外通过JP-2001293312A已知一种带有安装在过滤器壳体内的过滤单元的过滤装置，其中支承元件配备许多设置在外圆上的壳线形分布的流动通道，它们平行于过滤元件纵轴，用于在过滤装置内部的流体输送。尽管用它可以达到对于过滤单元的良好支承，但由于已知的直线形流动导向装置使过滤效率受到限制。
从这种现有技术出发，本发明的目的是，创造一种用来过滤流体的过滤元件，它允许可靠和不失效地运行，并且用它可以用节省能量的方法达到高的过滤效率。具有权利要求1的特征的过滤元件实现了上述目的。
通过按权利要求1特征部分使通道沿相应的支承元件流体流不多次转向连续地延伸并且通道仅仅部分围绕相应的支承元件，形成螺旋导轨，从而允许支承元件以其围成扭曲的通道的纵向筋在过滤元件工作期间可靠地支承具有相配的过滤材料的过滤单元，同时由于有大量这种可能的流体通道大量待过滤流体可以向支承元件方向流过过滤单元。
因为带有其围成它的纵向筋的通道沿扭曲的轨线不多次转向沿支承管做成螺旋形导轨，实际显示，上述扭曲的螺旋导向在流体通过时造成小的摩擦损失，这又对按本发明的过滤元件的流通性能在节能方面起有利影响。这里上述螺旋导轨做成一种小倾角的螺旋线形舌片，就像在兵器的枪膛或炮管中所做的那样，通过它使子弹产生稳定的旋转运动。也就是说上述螺旋导轨允许这样的导引通道，它没有多次转向沿相应支承元件相对于其纵轴倾斜布置地延伸。此外用按本发明的过滤元件-方案还可以解决有其他要求的过滤任务，例如如果元件的过滤单元必须以排水的方式快速地释放大量流过来的流体，以改善过滤效率的话。
这里相应的支承元件最好由支承管构成，并且相应的通道由支承管的侧向突起的纵向筋围成，这对直线形流体导引有好处，气蚀和流动损失可以保持这样小，使得过滤元件在流动性能方面可以算作是有利于节能的。
如果在按本发明的过滤元件的一种优选实施形式中不管是内圆周还是外圆周都安装在一支承管上，那么过滤效率还可以进一步提高，这样对于邻接的过滤材料在两个方向都可以得到支承。
在本发明过滤元件的另一种优选实施形式中，纵向筋可以隔板形地安装在支承管上，或者直接相邻设置的纵向筋成对比相互连接，并在外围形成一支承面，在内圆周上形成各个通道的槽底。与隔板形纵向筋结构相比外围的支承面以及内圆周上的槽底提供一加宽的支承面，从而达到对于相应过滤单元过滤材料更好的支承。
本发明过滤元件其他优良的实施形式是其他从属权利要求的内容。
下面借助于附图对本发明的过滤元件作较详细的说明。其中以透视图和不按比例的视图表示：
图1过滤元件的一个纵剖视；
图2按图1的过滤元件去掉盖板和过滤单元的俯视透视图，和
图3一支承管形式的支承元件与所用的按图2的支承元件相比改变了的实施形式的透视图。
在图1中以纵剖视的方式表示按本发明的过滤元件的一种实施形式。过滤元件用来过滤特别是污染的液压油等等形式的流体。围绕过滤元件的纵轴10与它同心设置三个过滤单元12、14、16。为了表示得更清楚，设置在最外面的过滤单元12仅仅画出其轴向长度的一半。所述过滤单元12、14、16在它们之间分别具有一径向距离，并在内侧被两个端盖形式的盖板18、20所支承。特别是过滤单元12、14、16的末端与两个盖板18、20可通过一粘接剂层等等连接起来。
在盖板18、20内存在一整体用22表示的流动导向装置。流体流通的方式和内部流动导向装置22的方式在图1中用相应的箭头表示，其中流过过滤元件的相应流通沿箭头方向进行。此外在过滤元件12、14、16之间的相应距离内安装一支承管和/或排水管类型的支承元件24、26。根据待过滤流体(未过滤物)的流动方向通过相配的支承元件24、26相互邻接的过滤单元12和12的至少一部分在流通方向得到有效的支承，以避免相应过滤单元的膨胀。此外支承元件24、26配备作为内部流动导向装置22另一部分的通道28。在图2中表示用于两个支承元件24和26的对于支承元件24、26一种实施形式的通道。
相应过滤元件12、14、16由一圆柱形过滤垫构成，其中上述过滤垫可以卷绕或堆叠，并可以由一种在这个领域常用的过滤材料组成。此外如由图1可见，相应的过滤垫配备和所用的其他圆柱形过滤垫在沿过滤元件纵轴方向测量的相同的长度尺寸。沿对图1和2的观察方向看，设置在最里面的过滤单元16其内圆周支承在一支承管30上，支承管内侧连接在过滤元件(见图1)的滤净侧。上述支承管30的结构按常用结构制作，并由其他关系得知，这里它由单个相互重叠设置的环形块34组成，环形块之间围成用于滤净流体流通的流通口，在三个相同的角度上围在环形块之间的支承筋36(见图2)使相互保持一定的距离。因此内部的做成普通的支承管30在从外向内(参见箭头图示22)的流通方向支承位于最里面的过滤单元16。在按图2的实施形式中在两个支承元件24、26的每一个上在内圆周上和外圆周上设置总共40条流体通道28。在所述支承元件24、26上无论如何最好采用20条以上流体通道28。例如在按后面还要详细说明的图3的实施形式中不管在内圆周还是外圆周上分别设置24条通道28。
沿向图1的方向看上面的盖板18由两个零件38、40组成，但是它们也可以相互连成一体。上面的零件38配备一可竖起的把手类型的手柄42，以便例如在过滤元件用废以后将它从过滤装置的过滤器壳体上取出并换上新的过滤元件。污染的和未过滤的(未过滤液)流液可以通过沿纵轴10径向设置的孔形式的入口44输送给过滤元件，其中上述入口44穿过上盖板18的两个零件38和40。上盖板件40在中心凸台形地向下延长，并在中央包围一中央通道46，它在过滤元件内部通过支承管38通向滤净侧32。
此外在上盖板件18内设有作为内部流动导向装置22一部分的流动通道(未画出)，它们允许，根据按图1的部分视图接收已经通过过滤单元12和14过滤的流体，并沿中央通道46方向向过滤元件的滤净侧32输送。沿对图1的观察方向看的下盖板20相应地做得和上盖板18一样，但是代替手柄42，下盖板20具有过滤元件的滤净侧32，它被一包裹管接头48包围。
如特别是图2所示，该图涉及过滤元件的实施形式，两个支承元件24和26做成圆柱形，并沿其外圆周和内圆周分别具有纵向通道56、58、60和62，它们可看作内部流动导向装置22的一部分。相配的支承元件24或26相应的纵通道56、58、60和62与上述支承元件内外侧上离得最近的下一个纵通道等距离设置，其中纵通道56、58、60和62沿过滤元件的纵轴10具有这样的扭曲，使得对于待输送流体达到一种螺旋形导引。
所述过滤元件用来安装在普通的过滤装置内，过滤装置具有一用于待过滤流体的入口和一用于过滤流体(滤液)的出口(未画出)。
现在为了详细说明本发明过滤元件的功能，在图1中借助于箭头图示表示其功能。
沿向图1的观察方向看，在过滤元件纵轴10的右面详细画出了内部的流动导向装置22。通过在用于在图1中所示的过滤元件的过滤器壳体上的未详细画出的入口未过滤液从外向内流过第一个过滤单元。在未过滤液中存在的污物便被第一过滤单元12滤掉，滤液的流体流便从各个方向和外侧经过第一支承元件24的外纵向通道56接收，同时向上和向下引入上盖板18以及下盖板20。然后滤液经过内部流动导向装置22接收在相应下部的盖板件内，并沿中央通道46方向输送，从这里出发经过支承管30中心在支承隔板36之间向滤净侧32方向输出。同时其他未过滤液沿箭头66方向经过未详细画出的过滤器壳体进入过滤元件，而且是经过入口44输入，这些入口与盖板件18、20内部的其他内部流动导向装置流体密封地分开。
经过入口44输入的未过滤液分别通过上盖板件18以及下盖板件20到达第二支承元件26的纵通道60和62，然后上述未过滤液均匀地向两个方向先流过内部的第二过滤单元16，再流过中间的过滤单元14。后述滤液流便重新经过第一支承元件24的内部导引通道58输入盖板18、20，并如上所述经过内部的盖板流动导向装置重新到达过滤元件的滤净侧32。然后另一分支滤液流经过第三过滤单元16到达支承管30内部，并从那里出发同样到达过滤元件的滤净侧32。上述内部的流动导向装置22是对于流动路径的举例表示，如上所述，这里这些导轨沿各个过滤单元12、14、16以及支承元件24、26外围径向进行。
通过许多过滤垫绕所述支承管30的同心布局，其中在两个过滤垫之间分别有一支承元件24、26形式的排水管，在过滤装置(未画出)的过滤器壳体内所提供的安装空间得到有效的利用，由此可以达到污物接收容量的提高，并由于过滤面积的扩大相应地减小了过滤元件的流动阻力，因此整个过滤元件对于流通过程可以称为是有利于节能的。如图所示，这里排水管的一部分有这样的作用，即将经过过滤的流体输入盖板18、20形式的两个端盖；而另一部分有这样的作用，即将未过滤的流体(未过滤液)从两个端盖输送给过滤垫。所述做成支承元件24、26的和支承管30一样对于可相配的过滤单元12、14、16起支承作用的排水管也可以根据按图3的图示做成波纹管或者相互堆叠的带孔的环(未画出)的形式。通过根据按图1的图示所示的结构对于每个排水管，其内侧的压力相当于其外侧的压力，使得对于过滤元件在总体上达到一种压力平衡的结构，这对过滤元件的使用寿命起有利影响。
在支承元件24、26的按图3的不同实施形式中，直接相邻的纵向筋50相互成对地连接，并在外圆周上形成支承面68，在内圆周上形成各个通道28的槽底70。因此与根据按图2的图示的第一种实施形式的纵向筋50的末端相比通过支承面68和槽底70加大了对于可相配的过滤单元12、14、16的支承贴合面，这使按图3的实施形式显得特别合适，如果上述过滤单元和过滤材料在流体经过时经受高的压力和高变压力载荷的话。
对于过滤元件可以将按图3的实施形式和按图2的实施形式相结合，例如通过这样的方法，即按图3的实施形式做成位于最里面的支承元件26，而具有竖立纵向筋50的结构做成位于最外面的支承元件24。但是也可以将两个或几个支承元件按图3的结构相互同心设置，形成一用于过滤元件的排水管系统。如果根据过滤目的这应该是需要的话，相应的支承元件24、26也可以配备未详细画出的排孔，以便达到垂直于过滤元件纵轴10的流体流通。上述排孔(未画出)可以穿透通道28，但是在按图3的实施形式时也可以穿透支承面68连同槽底70。按图3做成波纹管形式的支承元件24、26也可以作为挤出件毫无困难地由塑料材料获得。

Claims (10)

1.用来过滤流体的过滤元件，具有至少一个围绕其纵轴(10)同心设置的过滤单元(12、14、16)，过滤单元沿流体流的相应流通方向支承在至少一个支承元件(24、26、30)上，其中支承元件(24、26)的至少一部分至少在其朝向过滤单元(12、14、16)的一侧上配备用来导引流体的通道(28)，其中通道(28)连同围成它们的纵向筋(50)沿支承元件(24、26)按扭曲的轨线延伸，其中各通道(28)以其两个自由端在相应支承元件(24、26)的相对置的末端处引出，其特征为：通道(28)不使流体流多次转向地沿支承元件连续延伸，并且通道(28)仅仅部分包围相应的支承元件(24、26)，形成流体流的螺旋形导向装置。
2.按权利要求1的过滤元件，其特征为：各支承元件(24、26、30)由一支承管构成，相应的通道(28)侧面由支承管的突起的纵向筋(50)围成。
3.按权利要求2的过滤元件，其特征为：通道(28)既设置在支承管(24、26)内圆周上、又设置在外圆周上。
4.按权利要求1至3之任一项的过滤元件，其特征为：纵向筋(50)隔板式地设在支承管(24、26)上，或者直接相邻设置的纵向筋(50)相互成对连接，在外围形成一支承面(68)，在内圆周上形成各个通道的槽底(70)。
5.按权利要求1至4之任一项的过滤元件，其特征为：总共存在三个支承元件(24、26、30)和三个过滤单元(12、14、16)，它们以交替的顺序围绕过滤元件的纵轴(10)同心设置。
6.按权利要求5的过滤元件，其特征为：设置在最里面的支承元件(30)具有一个包括作为流体流导向通道的通孔的支承管。
7.按权利要求5或6的过滤元件，其特征为：设置在最里面和最外面的过滤单元(16、12)可从外向内由流体流朝过滤元件的滤净侧(32)流过，设置在它们之间的过滤单元(14)可从两侧向内和向外流通。
8.按权利要求1至7之任一项的过滤元件，其特征为：各过滤单元(12、14、16)由一圆柱形过滤垫构成，所有过滤垫具有在沿纵轴(10)的轴线方向基本上相同的长度尺寸。
9.按权利要求1至8之任一项的过滤元件，其特征为：支承元件(24、26、30)和过滤单元(12、14、16)分别相对于过滤元件的纵轴按同心布局设置。
10.按权利要求1至9之任一项的过滤元件，其特征为：设置在支承元件(24、26、30)之一上的至少20个通道(28)形成一共同的流动导向装置，各通道(28)相对于一个与过滤元件的纵轴平行设置的轴线具有10°至30°之间尤其是15°的螺旋形导向倾角。
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