DE112007002057T5

DE112007002057T5 - Additivdispergierender Filter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE112007002057T5
Application number: DE112007002057T
Authority: DE
Inventors: Weston H. Penysburg Gerwin; Michael S. Fostoria LYNCH; Nageswara R. Penysburg Cheekala; Zafar Penysburg Hussain; Ronald P. Rohrbach; Daniel E. Bause; Peter D. Unger
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Fram Group IP LLC
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-07-09
Also published as: US8388838B2; US20080047887A1; WO2008027892A3; WO2008027892A2; US7481923B2; US20090101272A1; US7588691B2; US20100219112A1

Abstract

Filter mit:
einem Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter hindurch definieren;
einem Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist, wobei das Filterelement derart in dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Fluidpfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss;
einer Dispersionsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das zumindest eine Kammer für ein in der zumindest einen Kammer untergebrachtes Additiv hat, wobei die Dispersionsvorrichtung ferner eine Zumessöffnung aufweist, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die Zumessöffnung mit der zumindest einen Kammer dann in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der Zumessöffnung beseitigt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. August 2006 eingereichten vorläufigen U.S.-Patentanmeldung 60/840,661, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme eingegliedert ist.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich zudem auf die folgenden Patentanmeldungen: Seriennummer 10/352,344, eingereicht am 27. Januar 2003; Seriennummer 09/867,973, eingereicht am 30. Mai 2001; Seriennummer 09/566,034, eingereicht am 8. Mai 2000; U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/863,581, eingereicht am 8. Juni 2004; U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/488,466, eingereicht am 18. Juli 2006; U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/533,649, eingereicht am 20. September 2006; U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/845,042, eingereicht am 25. August 2007; und U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/854,043, eingereicht am 25. August 2007, deren Inhalte jeweils hiermit unter Bezugnahme eingegliedert sind.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Filter für ein Fluid und auf ein Verfahren zu dessen Herstellen.
Viele verschiedene Arten von Fluidfiltern sind bekannt. Die meisten solcher Filter verwenden eine mechanische Filtration oder eine Filtration der „Sieb"-Bauweise mit einem darin angeordneten porösen Filterelement. Das Öl wird wiederholtermaßen durch das Filterelement zirkuliert, um Verunreinigungen zu beseitigen.
In der Ölfiltrationstechnik ist es gut bekannt, dass ein normaler Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselkraftmaschine zu der Bildung von Schadstoffen führt. Diese Schadstoffe beinhalten unter anderem Ruß, der von der unvollständigen Verbrennung des fossilen Kraftstoffs herrührt, und Säuren, die von der Verbrennung herrühren. Diese Schadstoffe werden typischerweise während des Kraftmaschinenbetriebs in das Schmieröl eingebracht und neigen dazu, die Viskosität des Öls zu erhöhen und ungewünschte Kraftmaschinenablagerungen zu erzeugen, was zu einer erhöhten Abnutzung der Kraftmaschine führt.
Die herkömmliche Lösung für diese Probleme lag darin, verschieden Additive in Schmierölen während derer Ursprungsformulierung unterzubringen. Um die sich auf den Ruß beziehenden Probleme zu bekämpfen, beinhalten viele herkömmliche Schmieröle Dispersionsmittel, die der Agglomeration des Rußes darin einen Widerstand bieten. Diese arbeiten für eine kurze Zeitspanne gut, können jedoch aufgebraucht bzw. abgebaut werden. Außerdem sind in Folge der Lösbarkeit- und chemischen Stabilitätsgrenzen dieser Dispersionsmittel in dem Öl die Lebensdauer des Schmieröls und des Ölfilters alles andere als optimal.
Um diesen Wirkungen der säurehaltigen Verbrennungserzeugnisse entgegen zu wirken, beinhalten viele herkömmliche Motoröle neutralisierende Additive, die als überbasische Detergentien bekannt sind. Diese sind eine Quelle einer TBN (Gesamtbasenzahl), die ein Maß für die Menge der überbasischen Detergentien in dem Öl ist. Der Abbau der TBN ist ein wichtiger Begrenzungsfaktor für viele Brennkraftmaschinen und insbesondere für Hochleistungsanwendungen mit Dieselkraftmaschinen.
Um den Schutz der Kraftmaschine zu verbessern und andere Probleme zu bekämpfen, beinhalten herkömmliche Schmieröle eines oder mehrere weitere Additive, die Korrosionsverhinderer, Antioxidantien, Reibungsmodifizierer, Fließpunktunterdrücker, Detergentien, Viskositätsindexverbesserer, Antiverschleißmittel und/oder Extremdruckadditive sein können. Dass solche weiteren Additive enthalten sind kann von Vorteil sein; jedoch sind die Menge und Konzentration dieser Additive durch die Fähigkeit der Schmieröle, diese Additive zu unterdrücken, ebenso wie durch die chemische Stabilität dieser Additive in dem Öl, begrenzt.
Während die bekannten Filter für ihren beabsichtigten Zweck verwendet werden können, findet die Abgabe zusätzlicher Additive von den bekannten Filtern häufig entweder unmittelbar nach der Installation oder schneller als für den Schutz des Öls erforderlich statt. Folglich kann es sein, dass nach dem Verstreichen einer gewissen Zeit eine geringe Menge oder kein Additiv in dem Filter verbleibt.
Ein weiteres Problem vieler bekannter Filtergestaltungen liegt darin, dass vorteilhafte Additive dem Öl hinzugefügt werden, bevor das Öl mechanisch durch ein Filterelement gefiltert wird. Als ein Ergebnis können dann, wenn das Öl mechanisch gefiltert wird, einige der vorteilhaften Additive, die gerade hinzugefügt wurden, unmittelbar herausgefiltert werden.
Außerdem, und in Folge der Emissionsregulierungen die im Jahr 2002 in Kraft traten, wurden Hochleistungs-/Mittelleistungsdieselkraftmaschinen dazu gezwungen, unter Bedingungen zu laufen, die das Kurbelgehäuseschmieröladditivpaket bei beschleunigter Rate verschlechtern. Dies führt zu einer Verringerung der Meilenzahl, die ein Lastkraftwagen fahren kann, bevor das Kurbelgehäuseöl gewechselt werden muss, was zu einer Zunahme der Ausfallzeit und der Betriebskosten für den Lastkraftwagen und somit zu einer Verringerung der Gewinne des Eigners führen.
Es ist daher wünschenswert, einen Filter bereit zu stellen, in den ein Additiv eingegliedert ist, wobei das Additiv über die Lebensdauer des Filters langsam frei gegeben wird. Es ist zudem wünschenswert, einen Ölfilter bereit zu stellen, der die Lebensdauer des Kraftmaschinenöls verlängern könnte, um einem Anwender zu ermöglichen, das Zeitintervall zwischen den Ölwechselvorgängen einer Kraftmaschine zu verlängern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein additivdispergierender Filter und ein Verfahren zu dessen Herstellung sind bereit gestellt. Beispielhafte Ausführungsformen stellen einen Filter bereit, der Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter definieren; ein Filterelement, das im Inneren des Filtergehäuses angeordnet ist, wobei das Filterelement derart in dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Strömungspfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss; und eine Dispersionsvorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das zumindest eine Kammer für ein in der zumindest einen Kammer angeordnetes Additiv hat, wobei die Dispersionsvorrichtung ferner eine Zumessöffnung aufweist, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die Zumessöffnung mit der zumindest einen Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der Zumessöffnung beseitigt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Filter vorgesehen, wobei der Filter folgendes aufweist: ein Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter definieren; ein Filterelement, das im Inneren des Filtergehäuses angeordnet ist, wobei das Filterelement derart im dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Strömungspfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss; eine Dispersionsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das eine erste Kammer und eine zweite Kammer hat, wobei die zweite Kammer von der ersten Kammer durch ein Paar Trennwände abgedichtet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung an dem Filterelement gesichert ist und eine zentrale Öffnung des Filterelements und der Dispersionsvorrichtung mit der Fluidauslassöffnung in Fluidverbindung sind; ein erstes Additiv, das in der ersten Kammer angeordnet ist; ein zweites Additiv, das in der zweiten Kammer angeordnet ist; eine erste Zumessöffnung, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die erste Zumessöffnung dann mit der ersten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der ersten Zumessöffnung beseitigt ist; und eine zweite Zumessöffnung, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die zweite Zumessöffnung mit der zweiten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der zweiten Zumessöffnung beseitigt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Zuführen eines Additivs in einem Ölfilter vorgesehen, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Ausbilden eines Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer, wobei die zweite Kammer von der ersten Kammer durch ein Paar Trennwände abgedichtet ist; Abdichten einer ersten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die erste Zumessöffnung mit der ersten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der ersten Zumessöffnung beseitigt ist; Abdichten einer zweiten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die zweite Zumessöffnung mit der zweiten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der zweiten Zumessöffnung beseitigt ist; Anordnen eines ersten flüssigen Additivs in der ersten Kammer; Anordnen eines zweiten flüssigen Additivs in der zweiten Kammer; Abdichten des Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einem Deckel, wobei der Deckel derart konfiguriert ist, dass er die erste Kammer und die zweite Kammer in dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse abdichtet; und Sichern des Dispersionsvorrichtungsgehäuses an einem Filterelement des Filters, wobei das Filterelement und die Dispersionsvorrichtung eine Fluidauslassöffnung definieren, sodass das in den und aus dem Filter strömende Fluid durch das Filterelement und in die Fluidauslassöffnung passieren muss, und sich der Deckel zwischen dem Filterelement und dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse befindet.
Beispielhafte Ausführungsformen sind ferner auf ein additivdispergierendes Element gerichtet, das so konfiguriert ist, dass es in einem Ölfilter aufgenommen wird.
Die vorstehend beschriebenen und weiteren Merkmale sind dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen einfach ersichtlich und verständlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht eines in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Ölfilters;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Ölfilters;
3A bis 4C sind Ansichten, die einen Additivbehälter zum Gebrauch in den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ein Filter und ein Verfahren zum Herstellen eines Filters offenbart. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform besteht der Filter aus einem Additivbehälter oder einer Dispersionsvorrichtung zum Bereitstellen eines Mittels zum Einbringen eines Additivs in ein durch den Filter gefiltertes Öl. Außerdem sind zudem ein Additivbehälter und ein Verfahren zum Herstellen offenbart, wobei der Behälter ein Mittel zum Vorhalten eines Additivs bereitstellt, das über eine Zeitspanne hinweg in das Öl dispergiert wird.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Ölfilter 10 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt. Der Ölfilter hat im Allgemeinen ein hohles, zylindrisches Gehäuse 12, welches in sich eine hohle Kammer 14 definiert, ein poröses, mechanisches Filterelement 15 innerhalb dieser Kammer, und einen zentral angeordneten Additivbehälter oder eine Dispersionsvorrichtung 18, die ebenso in der Gehäusekammer 14 gehalten ist.
Das Gehäuse hat zudem eine Basisplatte 24, die abdichtend an der Einhausung bzw. dem Gehäuse angebracht ist. Ein Mittelrohr, das kleine Öffnungen aufweist, kann optional in dem Filtergehäuse vorgesehen sein, um das mechanische Filterelement daran stützend zu verstärken.
Die Gehäusebasisplatte hat eine Vielzahl von Einlassanschlüssen 28, die dort hindurch ausgebildet sind, und die in einem kreisartigen Muster angeordnet sind. Die Basisplatte hat zudem einen zentralen Auslassanschluss 30. Der Auslassanschluss hat eine Vielzahl von daran ausgebildeten Innengewinden, um ein drehbares Montieren des Filters an einer mit Außengewinden versehenen, hohlen, ringförmigen Fassung an einem Maschinenblock (nicht gezeigt) zu ermöglichen. Eine ringförmige Außendichtung oder ein Dichtungsring 32 sitzt im Eingriff in einer an der Bodenfläche der Basisplatte ausgebildeten Nut, um der Ölleckage nach außerhalb von der Basis des Filters einen Widerstand zu bieten.
Ein Dichtungsring 36 ist zwischen dem Additivbehälter oder dem Korb 18 und dem mechanischen Filterelement angeordnet.
Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform hat das mechanische Filterelement 15 ein herkömmliches zylindrisches Element, das aus einem ziehharmonikaförmigen Filterpapier gefertigt ist, das ein zentrales Rohr oder eine zentrale Öffnung 17 hat, die dem durch das mechanische Filterelement gefiltertem Filter ermöglicht, den Filter durch den zentralen Auslassanschluss 30 zu verlassen. Alternativ kann das Filterelement in Übereinstimmung mit der Lehre der provisorischen bzw. vorläufige U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/533,649, die am 20. September 2006 eingereicht wurde und/oder der U.S.-Patentmeldung mit der Seriennummer 11/845,042, die am 25. August 2007 eingereicht wurde, hergestellt werden, deren Inhalte hiermit unter Bezugnahme eingegliedert sind.
Der Additivbehälter hat einen Gehäuseabschnitt 40 mit einer ersten Kammer 42 und einer zweiten Kammer 44. Die erste Kammer 42 ist durch ein paar Trennwände 46 und 48 von der zweiten Kammer 44 getrennt. In einer Ausführungsform ist in den Kammern 42 und 44 ein flüssiges Additiv untergebracht. Eine Zumessöffnung 50 ist vorgesehen, um dem Additiv der ersten Kammer 42 zu ermöglichen, während der Verwendung des Filters diese zu passieren. In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform hat die Zumessöffnung einen Durchmesser von ca. 20/1000 Inch. Somit wird das Additiv langsam über die gesamte Lebensdauer des Filters zugemessen. Natürlich liegen Zumessöffnungen, die größer oder kleiner als die vorstehend erwähnte Öffnung sind, im Umfang der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ferner kann eine einzelne Öffnung 50 vorgesehen sein oder es können mehrere Öffnungen für die Fluidverbindung zu der Kammer 42 vorgesehen sein.
Auf ähnliche Weise ist eine Zumessöffnung 52 vorgesehen, um dem Additiv der zweiten Kammer 44 zu ermöglichen, diese während der Verwendung Filters zu passieren. In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform hat auch die Zumessöffnung 52 einen Durchmesser von ca. 20/1000 Inch. Somit wird das Additiv langsam über die Lebensdauer des Filters hinweg zugemessen. Natürlich werden Zumessöffnungen, die größer oder kleiner als die vorstehend erwähnte Öffnung sind, als im dem Umfang der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet. Ferner kann eine einzelne Öffnung vorgesehen sein oder es können mehrere Öffnungen für die Fluidverbindung zu der Kammer 44 vorgesehen sein.
Jede Zumessöffnung ist mit einem öllöslichen Material abgedichtet, das sich bei Verwendung des Filters auflöst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das öllösliche Material ein Wachs sein und das sich in den Kammern 42 und 44 befindliche Additiv ist eine Flüssigkeit. Alternativ kann, wenn dies angebracht ist, das öllösliche Material das in den Kammern 42 und 44 untergebrachte Additiv aufweisen, falls das Additiv ein nichtviskoses Material, beispielsweise ein Gel ist.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform weist die Kammer 42 ein Additiv auf, und die Kammer 44 weist ein anderes auf, wobei sich diese von einander unterscheiden. Beispielsweise ist in einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel das eine Additiv ein Antioxidant und das andere ist ein überbasisches Detergent.
Natürlich sind andere Additive in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung denkbar. Außerdem kann das Gehäuse 40 so konfiguriert sein, dass es ein Vielzahl von Kammern und eine Vielzahl von Zumesslöchern aufweist. Alternativ kann das Gehäuse so konfiguriert sein, dass es lediglich eine einzige Kammer und ein einziges Zumessloch oder eine Vielzahl von Zumesslöchern hat, sodass lediglich ein Additiv durch die einzige Kammer des Additivbehälters oder der Dispersionsvorrichtung bereitgestellt wird.
Gemäß einer nicht beschränkenden beispielhaften Ausführungsform sind die Additive flüssig und das öllösliche Dichtungsmaterial über den Öffnungen 50 und 52 ist ein Wachs, welches während der Verwendung weg schmilzt, wodurch die Zumesslöcher aufgedeckt werden. Mit anderen Worten wird dann, wenn das Kraftmaschinenöl seine Betriebstemperatur erreicht, das Öl heiß genug, um das Wachs zu schmelzen, und dann werden die Additive in das Öl dispergiert. Im Übrigen lassen die Abmessungen der Zumessöffnung oder -Öffnungen das Additiv langsam über die Zeit oder die Lebensdauer des Filters hinweg dispergieren. Alternativ liegen die Additive in Form von Gelen oder Pellets vor und das Gel selbst kann das Dichtungsmaterial aufweisen.
Wie dies in 3 dargestellt ist, ist die zweite Kammer 44 größer als die Kammer 42, wodurch sich Strukturrippen 56, falls diese nötig sind, in der zweiten Kammer befinden. Alternativ ist die zweite Kammer 44 ohne Strukturrippen 56 aufgebaut. Folglich kann verglichen mit der ersten Kammer in der zweiten Kammer eine größere Menge des Additivs untergebracht werden. Die Strukturrippen 56 sind derart abgeschrägt, dass sie den Fluidstrom des Additivs von der Kammer nicht stören. Mit anderen Worten hören die Strukturrippen an einem Punkt an einer Bodenfläche des Gehäuses (beispielsweise entgegengesetzt zu dem Deckel 70) auf, der nahe an der/den Zumessöffnung(en) liegt. Ferner können es Anwendungen nötig machen, dass die Größe der Kammern 42 und 44 variiert, da die erforderliche Menge der Additive variiert. Beispielsweise ist in einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel das eine Additiv ein Antioxidant und das andere ist ein überbasischer Detergent und, falls dies erforderlich ist, kann eine große Menge des Antioxidantadditivs der größeren Kammer zugeführt werden, im Gegensatz zu dem sich in der kleineren Kammer befindlichen überbasischen Detergents. Natürlich können die Additivmengen, Arten, Größen und Anzahl der Kammern variieren. Beispielsweise kann eine größere Menge eines überbasischen Detergents der größeren Kammer zugeführt werden, im Gegensatz zu dem sich in der kleineren Kammer befindlichen Antioxidantadditivs. Nochmals, jedes der hier vorstehend erwähnten Additive kann in verschiedenen Mengen in den Kammern untergebracht werden.
Außerdem hat das Gehäuse Halsabschnitte an jeder Seite des Gehäuses, die mit der Auslassöffnung der Basisplatte und der Zentralöffnung des Filtermediums in Eingriff kommen. Dies wird ein einfacheres Platzieren ebenso wie ein einfacheres Bereitstellen einer Fluiddichtung für den Fluidtransfer durch das Dispersionsgehäuse ermöglichen.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gehäuse einen Halsabschnitt 81 haben, der sich so von dem Gehäuse weg erstreckt, dass dann, wenn selbiges fluiddicht mit der Auslassöffnung der Basisplatte 24 abgedichtet werden soll, zwischen einer Fläche des Additivbehälters und der Einlassöffnungen 28 der Basisplatte ein Spalt beibehalten wird, um dem Fluid zu ermöglichen, über die Oberseite des Additivbehälters und dann entlang der Seitenwände des die Öffnungen 50 und 52 aufweisenden Behälters und dann in das Filtermedium 15 und dann schließlich durch die Zentralöffnung 17 und den Auslasspfad 80 zu strömen, welcher mit der Öffnung 30 in Fluidverbindung ist, sodass das gefilterte Öl oder Fluid den Filter verlassen kann. Da das Fluid an den Zumessöffnungen 50 und 52 vorbei strömt, wird dementsprechend in der Dispersionsvorrichtung gespeichertes Additiv in das Fluid oder Öl freigegeben, das an dem Additivbehälter oder der Dispersionsvorrichtung vorbei strömt.
Es ist so zu verstehen, dass der Außenumfang des Additivbehälters und des Filtermediums geringfügig kleiner als die Innenabmessung des Gehäuses des Filters sind, sodass in die Einlassöffnungen 28 einströmendes Fluid den Spalt zwischen der Oberseite des Additivbehälters und der Basisplatte und dann in einen Spalt oder Strömungspfad passiert, der durch den Außenumfang des Gehäuses des Additivbehälters und den Außenumfang des Filtermediums und die Innenabmessung des Gehäuses des Filters definiert ist, wobei das Fluid dann in das Filtermedium und über den durch die Öffnungen 17, 80 und 30 definierten Auslasspfad aus dem Filtergehäuse zurück heraus strömt. Gemäß einer nicht beschränkenden Ausführungsform sind der Außenumfang des Filtermediums und des Gehäuses des Additivbehälters im Wesentlichen gleich, wodurch der Einsetzvorgang des Filtermediums und der Dispersionsvorrichtung oder des Additivbehälters in das Gehäuse einfach gemacht ist. Ferner besteht kein Bedarf dazu, das Filtergehäuse zum Aufnehmen des Additivbehälters größenmäßig neu zu gestalten. Beispielsweise kann ein bestehender Filtergehäuseentwurf ohne Additivbehälter verwendet werden, indem einfach die Länge des Filtermediums verringert wird, um die Höhe des Additivbehälters unterzubringen.
Die Additivzusammensetzung beinhaltet eines oder mehrere Additive, die aus der Gruppe ausgewählt werden können, die basische Konditionierer, Korrosionsverhinderer, Metalldeaktivatoren, Antioxidantien, Dispergiermittel, Reibungsmodifizierer, Ölstabilisatoren, Fließpunktunterdrücker, Detergentien, Viskositätsindexverbesserer, Antiverschleißmittel, Extremdruckadditive, Gemische der vorstehenden Additive und/oder andere bekannte vorteilhafte Additive aufweisen.
Der basische Konditionierer des Additivbehälters, wenn er verwendet wird, ist bevorzugterweise ein basisches Salz, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Litiumhydroxid, Kalziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Kaliumbikarbonat, Aluminiumdihydroxidnatriumkarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumkarbonat, Zinkoxid, Natriumkarbonat, Sodiumhydroxid, Kalziumhydrooxid, Kaliumhydroxid und deren Gemische besteht.
Natürlich können andere Zusammensetzungen als das/die Additiv(e) verwendet werden.
4 zeigt einen Deckel 70, der so konfiguriert ist, dass er an dem Gehäuse 40 befestigt wird, nachdem die Additive darin untergebracht wurden. In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Deckel 70 kreisförmig oder scheibenförmig mit einer Öffnung 72, die so konfiguriert ist, dass sie einen Halsabschnitt 74 des Gehäuses in sich aufnimmt. Natürlich sind andere Konfigurationen innerhalb des Bereichs der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung denkbar. Wie dies dargestellt wurde, wird sich der Halsabschnitt 74 hinter den Deckel 70 erstrecken, um eine Einrichtung bereit zu stellen, die der Aufnahme in der Öffnung 17 eines Enddeckels des Filtermediums dient. Der Deckel 70 wird in einer beispielhaften Ausführungsform eine ringförmige Einrichtung 76 zur Aufnahme in einer ringförmigen Nut 78 des Gehäuses aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform wird die Einrichtung 76 ein Wärmenietelement zum Sichern des Deckels an dem Gehäuse über ein Vibrationsverschweißungsverfahren, ein Ultraschallverschweißungsverfahren oder ein Reibverschweißungsverfahren bereitstellen. Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Verschweißungstechniken wird ein Klebstoff zum Sichern des Merkmals in der Nut verwendet. Ähnliche Merkmale und Verfahren können verwendet werden, um ein Randende des Deckels an den Außenwänden des Gehäuses zu sichern.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Zuführen eines Additivs in einen Ölfilter bereitgestellt, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Ausbilden eines Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer, wobei die zweite Kammer durch ein paar Trennwände von der ersten Kammer abgedichtet ist; Abdichten einer ersten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die erste Zumessöffnung mit der ersten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der ersten Zumessöffnung beseitigt ist; Abdichten einer zweiten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die zweite Zumessöffnung mit der zweiten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der zweiten Zumessöffnung beseitigt ist; Unterbringen eines ersten flüssigen Additivs in der ersten Kammer; Unterbringen eines zweiten flüssigen Additivs in der zweiten Kammer; Abdichten des Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einem Deckel, wobei der Deckel so konfiguriert ist, dass er die erste Kammer und die zweite Kammer in dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse abdichtet; und Befestigen des Dispersionsvorrichtungsgehäuses an einem Filterelement des Filters, wobei das Filterelement und die Dispersionsvorrichtung eine Fluidauslassöffnung definieren, sodass das in den Filter und dort hinaus strömende Fluid das Filterelement und in die Fluidauslassöffnung passieren muss, und sich der Deckel zwischen dem Filterelement und dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse befindet.
Dementsprechend wird das Gehäuse zunächst mit einem Additiv in zumindest der einen Kammer gefüllt und dann wird das Gehäuse mit einem Deckel abgedichtet. Da der Behälter in dem einen Ausführungsbeispiel zwischen dem Filtermedium und der Basisplatte 24 angeordnet ist, wird das Gehäuse so umgedreht, dass der Deckel 70 zwischen dem Enddeckel des Mediums und dem Gehäuse des Additivbehälters angeordnet ist. Alternativ, und falls der Behälter an der anderen Seite des Filtermediums, die sich von der Endkappe weg befindet, angeordnet ist, muss der Behälter während seiner Installation nicht umgedreht werden.
Der Gehäuseabschnitt 40 und der Deckel 70 des Additivbehälters, die Dispersionsvorrichtung oder der Korb 18 sind so konfiguriert, dass sie einen Auslasspfad 80 bereit stellen, der mit der Öffnung 30 in Fluidverbindung ist, sodass das gefilterte Öl oder Fluid diesen passieren kann.
Das für die Behälterschale und den Deckel gewählte Material ist bevorzugter Weise ein Material, das in einer heißen Ölumgebung stabil bleibt. Bevorzugte Materialen sind Metalle, etwa Stahl, und ölbeständige Kunststoffe, etwa Polyacetale und deren äquivalente. Der Behälter ermöglicht es, dass die vorteilhafte Additivzusammensetzung langsam in das Öl frei gegeben wird, wobei das Öl in einer zumessenden Art und Weise über die Zeit konditioniert wird.
Indem die erforderlichen Additive in den Schmiermittelfilter über die Additivdispersionsvorrichtung oder den Additivbehälter eingebracht werden, um diejenigen zu verstärken, die aufgebraucht sind, kann der Schmiermittelfilter dabei helfen, das Wirkungsleben des Öls auf Zeitspannen zurück und darüber hinaus zu verlängern, die vor den Emissionsregularien aus dem Jahr 2002 liegen. Dies wird dadurch erreicht, indem das/die erforderliche Additiv(e) in einem Speicherkorb (Speicherkörben) oder anderen äquivalenten Vorrichtungen untergebracht werden, die im Inneren des Ölfilters sitzen. Der Korb (die Körbe) kann/können in dem Zentralrohrabschnitt des mechanischen Aktivfilters, über oder unter dem mechanischen Aktivfilterelement oder aus einer Kombination daraus angeordnet sein. Der Korb (die Körbe) können eine einzelne oder mehrere Taschen haben, die das/die erforderliche Additiv(e) speichern können. Jede Tasche wird ein einzelnes oder mehrere Löcher haben, um die Abgaberate der Additive zu steuern, die in den jeweiligen Taschen sitzen. Die Anzahl, Größe und Stelle der Löcher wird verwendet werden, um die Abgaberate des/der Additiv(e) zu steuern. Durch geeignetes Steuern der Abgaberate des Additivs kann die Wirksamkeit der Additive verbessert werden. Zudem kann ein Sensor in dem Inneren des Filters eingebaut sein, der den Ölzustand überwacht und der eine Echtzeitrückkopplung zu dem Eigentümer oder Fahrer des Lastkraftwagens bereitstellt.
Die Additivkörbe werden bevorzugter weise aus Spritzgusskunststoff gefertigt. Nachdem der Korb gegossen wurde, werden die Zumesslöcher mit einem öllöslichen Material verpfropft, das in der Lage ist, die Herstellungs- und Lagerbedingungen auszuhalten, das aber auch in der Lage ist, sich während des Betriebs des Lastkraftfahrzeugs aufzulösen, um die Freigabe der Additive in den gegebenen Taschen zu ermöglichen. Bei der Herstellung kann nach dem Verpfropfen der Zumesslöcher das Additiv in die jeweiligen Taschen gefüllt werden. Sobald die Additive in die Tasche gefüllt wurden, wird der Korb vollständig abgedichtet und ist für den Einbau in den Schmiermittelfilter fertig. Der Korb kann durch einen Dichtungsring mit einem Klebstoff an einer Seite oder durch einen Deckel, der an das Korbgehäuse vibrationsgeschweißt, reibgeschweißt oder geklebt ist, abgedichtet werden. Nachdem der Additivkorb in den Schmiermittelfilter eingebaut wurde, wird der Schmiermittelfilter aufgefalzt, um das fertige Erzeugnis bereit zu stellen. Das fertige Erzeugnis wird zu den spezifizierten Anwendungen passen, ohne dass an den Montageparametern Modifikationen nötig sind, und wird auf die gleiche Art und Weise wie herkömmliche Schmiermittelfilter installiert. Beispielsweise hat gemäß dem einen Ausführungsbeispiel das Gehäuse der Dispersionsvorrichtung eine kreisförmige Konfiguration und ein Außenumfang des Gehäuses der Dispersionsvorrichtung ist im Wesentlichen gleich wie ein Außenumfang des Filterelements, sodass die Dispersionsvorrichtung einfach an dem Filterelement befestigt wird und zwei Gegenstände in dem Filtergehäuse befestigt werden, ohne dass größere Modifikationen an dem Außengehäuse des Filters nötig sind.
Sobald er an dem System oder der Kraftmaschine installiert ist, wird das heiße Fluid (beispielsweise das Öl, der Kraftstoff oder das Kühlmittel) dafür sorgen, dass die an den Zumessöffnungen angeordneten Abdichtungen beseitigt werden und das Additiv wird dann frei aus der Zumessöffnung oder den Zumessöffnungen heraus strömen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf eines oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Äquivalente für Elemente ersetzt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die als zum Ausführen dieser Erfindung gehaltene beste Art offenbart sind, sondern dass die Erfindung alle Modifikationen aufweist, die in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen.
Zusammenfassung:
Filter mit einem Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter hindurch definieren; einem Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist, wobei das Filterelement derart in dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Fluidpfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss; und einer Dispersionsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das zumindest eine Kammer für ein in der zumindest einen Kammer untergebrachtes Additiv hat, wobei die Dispersionsvorrichtung ferner eine Zumessöffnung aufweist, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die Zumessöffnung mit der zumindest einen Kammer dann in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der Zumessöffnung beseitigt ist.

Claims

Filter mit: einem Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und eine Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter hindurch definieren; einem Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist, wobei das Filterelement derart in dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Fluidpfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss; einer Dispersionsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das zumindest eine Kammer für ein in der zumindest einen Kammer untergebrachtes Additiv hat, wobei die Dispersionsvorrichtung ferner eine Zumessöffnung aufweist, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die Zumessöffnung mit der zumindest einen Kammer dann in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der Zumessöffnung beseitigt ist.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei das Additiv eine Additivzusammensetzung ist, die zumindest ein Additiv enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus basischen Konditionierern, Korrosionsverhinderern, Metalldeaktivatoren, Antioxidantien, Dispergiermitteln, Reibmodifizierern, Ölstabilisatoren, Fließpunktunterdrückern, Detergentien, Viskositätsindexverbesserern, Antiverschleißmitteln, Extremdruckadditiven und deren Gemischen besteht.
Filter gemäß Anspruch 2, wobei das Additiv eine Additivzusammensetzung ist, die ein basisches Salz aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithiumhydroxid, Kalziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Kaliumbikarbonat, Aluminiumdihydroxidnatriumkarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumkarbonat, Zinkoxid, Natriumbikarbonat, Natriumhydroxid, Kalziumhydroxid, Kaliumhydroxid und deren Gemischen besteht.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei die Dispersionsvorrichtung im Wesentlichen zentral im dem Filtergehäuse zwischen der Fluideinlassöffnung und der Fluidauslassöffnung und dem Filterelement angeordnet ist.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei die Dispersionsvorrichtung aus einem ölverträglichen Kunststoff ausgebildet ist.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei der Filter ein Ölfilter ist und die Additivzusammensetzung eine Flüssigkeit ist.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse der Dispersionsvorrichtung eine kreisförmige Konfiguration hat und ein Außenrand des Gehäuses der Dispersionsvorrichtung im Wesentlichen gleich wie ein Außenrand des Filterelements ist und das Gehäuse der Dispersionsvorrichtung ferner eine Vielzahl von Trennwänden zum Definieren zumindest einer Kammer aufweist und der Filter ein Ölfilter ist und das Additiv eine Flüssigkeit ist.
Filter gemäß Anspruch 7, wobei das Gehäuse der Dispersionsvorrichtung ferner eine zentrale Öffnung aufweist, die an der Fluidauslassöffnung des Filters ausgerichtet ist.
Filter gemäß Anspruch 1, wobei die Dispersionsvorrichtung ferner einen Deckel aufweist, der an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung befestigt ist, wobei der Deckel an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung befestigt wird, nachdem die Additivzusammensetzung in der zumindest einen Kammer der Dispersionsvorrichtung untergebracht wurde.
Filter gemäß Anspruch 9, wobei der Deckel zwischen der Dispersionsvorrichtung und dem Filterelement positioniert wird, nachdem der Deckel an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung befestigt wurde und die Zumessöffnung einen Durchmesser von ca. 20/1000 Inch aufweist.
Filter mit: einem Gehäuse, das eine Fluideinlassöffnung und ein Fluidauslassöffnung definiert, wobei die Fluideinlassöffnung und die Fluidauslassöffnung einen Fluidpfad durch den Filter definieren; einem Filterelement, das in dem Filtergehäuse angeordnet ist, wobei das Filterelement derart in dem Strömungspfad angeordnet ist, dass das durch den Strömungspfad strömende Fluid das Filterelement passieren muss; einer Dispersionsvorrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das eine erste Kammer und eine zweite Kammer hat, wobei die zweite Kammer von der ersten Kammer durch ein paar Trennwände abgedichtet ist, wobei die Dispersionsvorrichtung an dem Filterelement befestigt ist und eine zentrale Öffnung des Filterelements und die Dispersionsvorrichtung mit der Fluidauslassöffnung in Fluidverbindung sind; einem ersten Additiv, das in der ersten Kammer untergebracht ist; einem zweiten Additiv, das in der zweiten Kammer untergebracht ist; einer ersten Zumessöffnung, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die erste Zumessöffnung mit der ersten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der ersten Zumessöffnung beseitigt ist; einer zweiten Zumessöffnung, die mit einem öllöslichen Material abgedichtet ist, wobei die zweite Zumessöffnung mit der zweiten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der zweiten Zumessöffnung beseitigt ist.
Filter gemäß Anspruch 11, wobei das Additiv eine Additivzusammensetzung ist, die zumindest ein Additiv enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus basischen Konditionierern, Korrosionsverhinderern, Metalldeaktivatoren, Antioxidantien, Dispergiermitteln, Reibmodifizierern, Ölstabilisatoren, Fließpunktunterdrückern, Detergentien, Viskositätsindexverbesserern, Antiverschleißmitteln, Extremdruckadditiven und deren Gemischen besteht.
Filter gemäß Anspruch 12, wobei das Additiv eine Additivzusammensetzung ist, die ein basisches Salz aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Lithiumhydroxid, Kalziumkarbonat, Kaliumkarbonat, Kaliumbikarbonat, Aluminiumdihydroxidnatriumkarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumkarbonat, Zinkoxid, Natriumbikarbonat, Natriumhydroxid, Kalziumhydroxid, Kaliumhydroxid und deren Gemischen besteht.
Filter gemäß Anspruch 11, wobei die Dispersionsvorrichtung im Wesentlichen zentral im dem Filtergehäuse zwischen der Fluideinlassöffnung und der Fluidauslassöffnung und dem Filterelement angeordnet ist.
Filter gemäß Anspruch 11, wobei die Dispersionsvorrichtung aus einem ölverträglichen Kunststoff ausgebildet ist und der Filter ein Ölfilter ist und die Additivzusammensetzung eine Flüssigkeit ist.
Filter gemäß Anspruch 15, wobei das Gehäuse der Dispersionsvorrichtung ferner eine zentrale Öffnung aufweist, die an der Fluidauslassöffnung des Filters ausgerichtet ist.
Filter gemäß Anspruch 11, wobei die Vorrichtung ferner einen Deckel aufweist, der an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung befestigt ist, wobei der Deckel an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung befestigt wird, nachdem das erste Additiv in der ersten Kammer untergebracht wurde und das zweite Additiv in der zweiten Kammer untergebracht wurde und der Deckel zwischen der Dispersionsvorrichtung und dem Filterelement angeordnet wird, nachdem der Deckel an dem Gehäuse der Dispersionsvorrichtung angebracht wurde, und die zweite Kammer größer als die erste Kammer ist und eine größere Menge des zweiten Additivs in der zweiten Kammer untergebracht ist, im Gegensatz zu einer Menge des ersten Additivs, das in der ersten Kammer untergebracht ist, und wobei die zweite Kammer ferner ein paar Strukturrippen aufweist, wobei die Strukturrippen so konfiguriert sind, dass sie einen Fluidstrom des zweiten Additivs von der zweiten Kammer nicht stören.
Verfahren zum Zuführen eines Additivs in einem Ölfilter, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Ausbilden eines Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer, wobei die zweite Kammer von der ersten Kammer durch ein paar Trennwände abgedichtet ist; Abdichten einer ersten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die erste Zumessöffnung mit der ersten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der ersten Zumessöffnung beseitigt ist; Abdichten einer zweiten Zumessöffnung mit einem öllöslichen Material, wobei die zweite Zumessöffnung mit der zweiten Kammer in Fluidverbindung ist, wenn das öllösliche Material von der zweiten Zumessöffnung beseitigt ist; Unterbringen eines ersten flüssigen Additivs in der ersten Kammer; Unterbringen eines zweiten flüssigen Additivs in der zweiten Kammer; Abdichten des Dispersionsvorrichtungsgehäuses mit einem Deckel, wobei der Deckel so konfiguriert ist, dass er die erste Kammer und die zweite Kammer in dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse abdichtet; Befestigen des Dispersionsvorrichtungsgehäuses an einem Filterelement des Filters, wobei das Filterelement und die Dispersionsvorrichtung eine Fluidauslassöffnung definieren, sodass das in den Filter und aus diesem heraus strömende Fluid das Filterelement und in die Fluidauslassöffnung passieren muss und sich der Deckel zwischen dem Filterelement und dem Dispersionsvorrichtungsgehäuse befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Dispersionsvorrichtungsgehäuse ferner eine Vielzahl von Strukturrippen aufweist, die sich in der ersten Kammer befindet.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Dispersionsvorrichtung aus einem ölverträglichen Kunststoff ausgebildet ist und der Filter ein Ölfilter ist und die Zumessöffnung einen Durchmesser von ca. 20/1000 Inch hat.