DE60306401T2

DE60306401T2 - Mehrstufiger ölfilter mit ölkonditionierer mit zeitgesteuerter abgabe

Info

Publication number: DE60306401T2
Application number: DE60306401T
Authority: DE
Inventors: P. Ronald Flemington ROHRBACH; Daniel Flanders BAUSE; D. Peter Convent Station UNGER; W. Gordon Wakefield JONES
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: ATE330683T1; WO2004020070A1; DE60306401D1; MXPA05002335A; ZA200502165B; CN1688373A; EP1545736B1; BR0313884A; EP1545736A1; CN100337713C; US6623636B2; JP2005537416A; US20020195384A1; AU2003265800A1; CA2497131A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölfilteranordnung zur Verwendung in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Ölfilteranordnung, die sowohl ein mechanisch aktives Filterelement als auch ein chemisch aktives Filterelement darin integriert aufweist. Konkret betrifft die vorliegende Erfindung ein Ölfilter, in welchem ein chemisch aktives Filterelement mehrere poröse Zusatzmittelausgabemodule aufweist, wobei jedes der Zusatzmittelausgabemodule eine oder mehr Ölkonditionierungsverbindungen darin enthält. Die Zusatzmittelausgabemodule geben mit der Zeit langsam einen oder mehr Ölkonditionierungswirkstoffe in das Motoröl ab.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind viele verschiedene Arten von Flüssigkeitsfiltern bekannt. Die meisten derartigen Filter verwenden eine mechanische oder „siebende" Art von Filterung mit einer austauschbaren Patrone mit einem porösen Filterelement darin, durch welches das Öl wiederholt zyklisch durchgelassen wird, um Verunreinigungen zu entfernen.
In der Ölfilterungstechnik ist allgemein bekannt, dass ein normaler Betrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, zur Bildung von Verunreinigungsstoffen führt. Diese Verunreinigungsstoffe umfassen unter anderem Ruß, welcher aus der unvollständigen Verbrennung des fossilen Brennstoffs gebildet wird, und Säuren, die aus der Verbrennung resultieren. Beide dieser Verunreinigungsstoffe werden während des Motorbetriebs normalerweise in das Schmieröl eingeführt und neigen dazu, die Ölviskosität zu erhöhen und unerwünschte Motorablagerungen zu erzeugen, was zu einem verstärkten Motorverschleiß führt.
Die herkömmliche Lösung für diese Probleme war, verschiedene Zusatzmittel in Schmieröle während ihrer Ausgangsformulierung einzubringen. Um rußbezogene Probleme zu lösen, weisen viele herkömmliche Schmieröle Dispersionsmittel auf, welche sich einer Agglomeration von Ruß darin widersetzen. Diese funktionieren gut für eine kurze Zeitspanne, können sich aber erschöpfen. Außerdem ist infolge der Grenzen der Löslichkeit und der chemische Stabilität dieser Dispersionsmittel in Öl die Nutzlebensdauer des Schmieröls und des Ölfilters weniger als optimal.
Um diesen Wirkungen von sauren Verbrennungsprodukten entgegenzuwirken, weisen viele herkömmliche Motoröle neutralisierende Zusatzmittel auf, die als überalkalisierte Reinigungsmittel bekannt sind. Diese sind eine Quelle der TBN (Gesamtbasenzahl nach engl. total base number), welche ein Maß für die Menge des überalkalisierten Reinigungsmittels im Öl ist. Die Verringerung der TBN ist ein bedeutender Grenzfaktor für viele Verbrennungsmotoren und insbesondere für Hochleistungsanwendungen bei Dieselmotoren.
Um den Motorschutz zu verbessern und andere Probleme zu bekämpfen, weisen herkömmliche Schmieröle häufig ein oder mehr weitere Zusatzmittel auf, welche Korrosionshemmstoffe Antioxidationsmittel, Reibungsmodifikationsmittel, Stockpunkterniedriger, Reinigungsmittel, Viskositätsindexverbesserer, Antiverschleißwirkstoffe und/oder Hochdruckwirkstoffe sein können. Die Einbeziehung dieser weiteren Zusatzmittel kann vorteilhaft sein; bei herkömmlichen Verfahren sind jedoch die Menge und die Konzentration dieser Zusatzmittel durch die Fähigkeit von Schmierölen, diese Zusatzmittel zu suspendieren, sowie durch die chemische Stabilität dieser Zusatzmittel im Öl begrenzt.
Andere Lösungen wurden neben dem herkömmlichen Verfahren des Mischens von Zusatzmitteln mit Schmieröl vorgeschlagen. Um zum Beispiel das Ausbilden von Schlamm in Öl zu bekämpfen, offenbaren das 1991 an Brownawell erteilte US-Patent 5,042,617 mit dem Titel „Method of Reducing the Presence of Sludge in Lubricationg Oils"; und das 1995 an Brownawell et al. erteilte US-Patent 5,478,463 mit dem Titel „Method of Reducing Sludge and Varnish Precursors in Lubrication Oil" jeweils ein Ölfilter und ein Verfahren zum Verringern der Menge von Schlamm in Schmieröl, wenn es durch einen Motor zirkuliert. Diese Patente von Brownawell sehen die Einbeziehung von Teilchen in einem Ölfilter vor, welche ölunlöslich und ölnetzbar sind und welche mit Schlamm einen Komplex bilden, derart dass mindestens etwas von dem Schlamm, mit dem diese Teilchen in Kontakt kommen, auf den Teichen inmobilisiert wird. Das '617er Patent von Brownawell offenbart die Einbeziehung von ölunlöslichen und ölnetzbaren Teilchen in einem Ölfilter, welche auf einem modularisierten Substrat gehalten werden, wohingegen das '463er Patent von Brownawell die Einbeziehung solcher Teilchen offenbart, die nicht auf einem Substrat gehalten werden, sondern gleichwohl im Ölfilter gehalten werden.
Ein anderes Patent von Brownawell, welches die Verringerung von Verbrennungssäuren in Schmieröl betrifft, ist das US-Patent 5,069,799, das 1991 erteilt wurde und den Titel „Method For Rejuvenating Lubricating Oils" trägt. Dieses Patent offenbart ein Ölfilter und ein Verfahren zum Verringern der Menge von Verbrennungssäuren in Schmieröl. Konkret offenbart es ein Verfahren zum Regenerieren von Schmieröl, welches die Verringerung von Verbrennungssäuren umfasst, durch folgendes Durchlassen von Öl hintereinander zuerst durch ein chemisch aktives Filtermedium, dann ein physikalisch aktives Filtermedium und schließlich ein inaktives Filtermedium. In diesem '799er Patent weist das chemisch aktive Filtermedium eine starke Base auf, um schwache Basen zu verdrängen, welche sich mit Verbrennungssäuren verbunden haben. Die Verbrennungssäure und die starke Base verbinden sich dann, um ein Salz zu bilden, welches dann physikalisch durch aufeinander folgende mechanische Filtermedien aufgefangen wird.
Das US-Patent Nummer 5,225,081 an Brownawell offenbart ein Verfahren zum Entfernen von polynuklearen aromatischen Substanzen aus gebrauchtem Schmieröl. Das Verfahren der '081er Bezugsquelle von Brownawell bezieht das Durchlassen von Öl durch ein abgestuftes Ölfiltersystem ein, welches ein chemisch aktives Filtermedium aufweisen kann. Das chemisch aktive Filtermedium besteht aus einem Verbundmaterial, welches Teilchen einer aktiven Komponente und ein thermoplastisches Bindemittel aufweist, welche ein Produkt eines beheizten Extrusionsprozesses sind. Basische Zusatzstoffe werden als ein Beispiel für Materialien angegeben, welche zur Verwendung als chemisch aktive Filtermedien geeignet sind. Aktivkohle wird in dieser Bezugsquelle ebenfalls als eine bevorzugte Komponente des Filtermediums hervorgehoben.
Einige Konstruktionen für mehrstufige Ölfilter sind bekannt, wie beispielsweise jene, die in den US-Patenten Nummer 4,557,829 und 4,886,599 offenbart werden. US-Patent Nummer 4,886,599 an Bachmann et al. offenbart eine Filterpatrone mit sequenziellen konzentrischen zylindrischen Filterelementen sowohl zur chemischen als auch mechanischen Filterung von Öl, das in einer öldichten Vakuumpumpe enthalten ist.
Andere Konstruktionen für Ölfilter, welche zusätzliche Zusatzmittel enthalten und diese Zusatzmittel mit der Zeit in Öl ausgeben, werden in den US-Patenten Nummer 5,552,040 und 5,591,330 offenbart. Einige Konstruktionen sind auch für Hochleistungskühlmittelfilter bekannt, welche mit der Zeit Zusatzmittel abgeben, wie beispielsweise jene, die in den US-Patenten Nummer RE 37,369 , 5,741,433 und 5,948,248 offenbart werden.
Obwohl die bekannten Filter für die Zwecke, für die sie bestimmt sind, verwendbar sind, findet die Abgabe von zusätzlichen Zusatzmitteln aus den bekannten Filtern häufig entweder unmittelbar nach der Installation oder schneller, als zum Schutz des Öls notwendig ist, statt. Anschließend bleibt nach Verstreichen von etwas Zeit möglicherweise nur mehr wenig oder gar kein Zusatzmittel im Filter zurück.
Auf dem Fachgebiet besteht immer noch ein Bedarf an einem verbesserten Ölfilter mit einem vorteilhaften Ölzusatzmittel darin eingebunden, wobei das Zusatzmittel im Laufe der Nutzlebensdauer des Filters langsam abgegeben wird. Es besteht auch ein Bedarf an einem verbesserten Ölfilter, das die Nutzlebensdauer von Motoröl verlängern könnte, um einem Benutzer zu ermöglichen, die zeitlichen Abstände zwischen Ölwechseln in einem Fahrzeug, insbesondere einem Fahrzeug mit einem Dieselmotor, zu verlängern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Ölfilter bereit, wie in Anspruch 1 definiert. Die Ölzusatzmittelzusammensetzung wird bereitgestellt, um den Wirkungen von sauren Verbrennungsprodukten im Öl entgegenzuwirken.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ölfilter bereitzustellen, das ein oder mehr vorteilhafte Ölzusatzmittel aufweist, welche im Laufe der Lebensdauer des Filters langsam abgegeben werden.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird der Leser auf den folgenden Abschnitt mit der ausführlichen Beschreibung verwiesen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden sollte. In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung und in den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt eines Ölfilters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
2 ist eine Querschnittansicht des Filters von 1;
3A ist eine Seitendraufsicht eines Zusatzmittelausgabemoduls, das eine Komponente des Ölfilters von 1 und 2 ist;
3B ist eine Querschnittansicht des Zusatzmittelausgabemoduls von 3A;
4 ist eine Querschnittansicht eines Ölsfilters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Querschnittansicht eines Ölsfilters gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine auseinander gezogene Querschnittansicht einer zweiteiligen Ölfilteranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ist eine vereinfachte Draufsicht von oben auf eine Zusatzpatrone, welche eine Komponente der Anordnung von 6 ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der gesamten vorliegenden Spezifikation werden die relativen Positionsbegriffe „ober-", „unter-", „oben", „unten", „horizontal", „vertikal" und dergleichen verwendet, um die Orientierung der Filter zu bezeichnen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Diese Begriffe werden in einem veranschaulichenden Sinne verwendet, um die abgebildeten Ausführungsformen zu beschreiben, und sind nicht einschränkend gemeint. Es versteht sich von selbst, dass in einer spezifischen Anwendung davon ein Filter auf einem Motor in einer Orientierung eingebaut werden kann, die sich von der, die in den Zeichnungen dargestellt ist, unterscheidet, wie beispielsweise um 180 Grad gewendet oder quer zu der dargestellten, und in solch einen Fall sind die zuvor aufgezeigten relativen Positionsbegriffe nicht mehr genau.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Ölfilter 10 gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung dargestellt. Die Öldurchflussrichtung durch das Filter 10 ist durch die Pfeile in 2 dargestellt, welche einen Durchflussweg durch das Filter veranschaulichen.
Das Ölfilter 10 weist im Allgemeinen ein hohles zylindrisches Gehäuse 11, welches eine Kammer 14 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 15 innerhalb dieser Kammer und ein chemisch aktives Filterelement 16 auf, das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 18 besteht und ebenfalls innerhalb der Kammer im Gehäuse gehalten wird. Ein zylindrisches Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 17 mit winzigen Öffnungen kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen sein, um die Filterelemente 15, 16 darin unterstützend zu halten.
Ein Gummidichtungsring 19 oder ein anderes inneres Dichtungselement ist mittig an der Basis des Rahmens 17 vorgesehen, um das Öl entlang des Durchflusswegs und durch die Filterelemente 15, 16 zu leiten. Der Gummidichtungsring 19 kann auch ein flexibles elastisches Dichtungselement mit einem integrierten Überdruckventil darin aufweisen, wie beispielsweise jenes, das im US-Patent Nr. 6,214,215 offenbart wird, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Alternativerweise kann das Ölfilter 10 ein federbelastetes oder anderes herkömmliches Überdruckventil einer Art, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, umfassen.
Eine Basisplatte 20 des Gehäuses 11 weist mehrere Einlässe 22 auf, die dadurch ausgebildet und in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind. Die Basisplatte 20 weist auch eine mittige Auslassöffnung 24 auf. Die Auslassöffnung 24 weist mehrere Innengewinde auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung des Filters 10 auf einem hohlen, rohrförmigen Verbindungsstück mit Außengewinde auf einem Motorblock (nicht dargestellt) zu ermöglichen. Eine ringförmige äußere Dichtung oder Flachdichtung 25 fügt sich eingreifend in eine Nut 26, die auf der unteren Fläche der Basisplatte ausgebildet ist, um sich einem Ölaustritt von der Basis des Filters nach außen zu widersetzen.
In der abgebildeten Ausführungsform 10 von 1 und 2 ist das mechanisch aktive Filterelement 15 ein herkömmliches zylindrisches Element, das aus einem zickzackplissierten Filterpapier hergestellt ist.
Ferner ist in der Ausführungsform von 1 und 2 das chemisch aktive Filterelement 16 ebenfalls in der allgemeinen Form eines Zylinders vorgesehen und radial und koaxial innerhalb des mechanischen Filterelements 15 angeordnet. In dieser ersten Ausführungsform 10 befindet sich das chemisch aktive Filterelement 16 innerhalb und daher stromabwärts vom mechanischen Filterelements 15, um zu ermöglichen, dass eine mechanische Filterung vor der chemischen Reaktion von unerwünschten Verunreinigungsstoffen aus dem Öl mit der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemischen Filterelements 16 stattfindet. Die Anordnung des chemisch aktiven Filterelements 16 zwischen dem mechanisch aktiven Filterelement 15 und dem Rahmenelement 17, wie in der ersten Filterausführungsform 10 dargestellt, positioniert es im Durchflussweg stromabwärts vom mechanischen Filterelement und erhält dennoch noch die größtmögliche Stützung vom Rahmenelement 17. Dies kann nützlich sein, wenn das chemische Filterelement 16 aus mehreren getrennten und unverbundenen Modulen 18 besteht.
Alternativerweise können die einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 18, welche das chemisch aktive Filterelement 16 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig kohäsiv miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches und dennoch hochporöses Filterelement 16 zu bilden, das zu einer unabhängigen Selbsttragfähigkeit imstande ist.
Die Zusatzmittelausgabemodule 18, welche das chemische aktive Filterelement 16 bilden, sind ein wichtiges Merkmal des Filters 10 hiervon.
Die Zusatzmittelausgabemodule 18 sind aus einer Kombination von Materialien hergestellt. Nunmehr unter Bezugnahme auf 3A und 3B ist ein repräsentatives Zusatzmittelausgabemodul 18 dargestellt. Das Modul 18 weist ein Modulgehäuse in Form einer hohlen Hülse 23 auf, welche vorzugsweise aus einem Keramik- oder Polymermaterial gebildet ist. Die Gehäusehülse 23 weist eine verhältnismäßig dünne Wand 31 auf, welche mehrere Öffnungen 27 aufweist, die dadurch ausgebildet sind, um die Diffusion einer vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung 33 nach außen davon zu ermöglichen.
Innerhalb des Inneren der Gehäusehülse 23 ist eine vorteilhafte Zusatzmittelzusammensetzung 33 angeordnet, die ein oder mehr Zusatzmittel aufweist, welche aus der Gruppe bestehend aus basischen Zusatzstoffen, Korrosionshemmstoffen, Metalldeaktivatoren, Antioxidationsmitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikationsmitteln, Ölstabilisierungsmitteln, Stockpunkterniedrigern, Reinigungsmitteln, Viskositätsindexverbesserern, Antiverschleißwirkstoffen, Hochdruckwirkstoffen, Mischungen der zuvor dargelegten Zusatzmittel und/oder anderen bekannten vorteilhaften Zusatzmitteln ausgewählt sein können.
Die Zusatzmittelzusammensetzung 33 wird vorzugsweise in einem heißen flüssigen Zustand in die Gehäusehülse 23 eingespritzt und verfestigt sich, wenn sie abkühlt. Alternativerweise kann die Zusatzmittelzusammensetzung 33 in Pulverform beigegeben werden, oder sie kann in einem Fett oder in einem Wachs dispergiert werden. Die Zusatzmittelzusammensetzung 33 ist vorzugsweise in heißem Motoröl mindestens teilweise löslich.
Wie in 3B dargestellt, weist das Zusatzmittelausgabemodul 18 eine poröse oder halbporöse Membran 35 auf, welche die Gehäusehülse 23 bedeckt und umgibt. Die Membran 35 ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial gebildet, welches aus der Gruppe bestehend aus Polysulfonen, Wachsen, Polymethylenpenten oder einem anderen geeigneten durchlässigen oder halbdurchlässigen Material ausgewählt sein kann. Das Material, das für die Membran 35 gewählt wird, kann in einer heißen Ölumgebung stabil sein, oder es kann ein Material sein, welches in einer heißen Ölumgebung mit der Zeit erodiert. Die Membran 35 ermöglicht es, dass die vorteilhafte Zusatzmittelzusammensetzung 33 aus dem Zusatzmittelausgabemodul 18 langsam in das Öl abgegeben wird, um dadurch das Öl mit der Zeit auf eine dosiere Art und Weise zu konditionieren.
Der basischen Zusatzstoff der Zusatzmittelausgabemodule ist, falls verwendet, vorzugsweise ein basisches Salz, das aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Aluminiumdihydroxynatriumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Zinkoxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid und Mischungen davon ausgewählt ist.
Andere Materialien können den Zusatzmittelausgabemodulen beigegeben werden, falls gewünscht.
Wie bereits erwähnt, können die Zusatzmittelausgabemodule, falls gewünscht, aneinander geklebt oder anderweitig miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches und dennoch gelochtes und hoch poröses chemisches Filterelement 16 zu bilden. Wenn die Zusatzmittelausgabemodule 18 auf diese weise miteinander verbunden werden, wird das Rahmenelement 17 nicht benötigt und kann weggelassen werden, falls gewünscht.
Wenn während der Verwendung heißes Öl langsam hinter und um die Zusatzmittelausgabemodule 18 im chemisch aktiven Filterelement fließt, tritt etwas von dem Öl in die Öffnungen 27 der Modulgehäuse ein und bewirkt, dass eine kleine Menge des vorteilhaften Zusatzmittels 33 vom Modulgehäuse 23 nach außen durchtritt und sich mit dem Öl mischt. Falls verwendet, wirkt die basische Salzkomponente des Zusatzmittels 33, um sauren Verbrennungsprodukten entgegenzuwirken und sie zu neutralisieren. Diese Neutralisierung von sauren Verbrennungsprodukten ermöglicht eine viel längere Nutzlebensdauer von einigen anderen Ölzusatzmitteln, wie beispielsweise Dispersionsmitteln und Zinkdialkyldithiophosphat (ZDP), welche im Öl durch den Hersteller davon vorgesehen sind. Dies wiederum ermöglicht größere Abstände zwischen Ölwechseln, als dies ohne das chemisch aktive Filterelement möglich ist.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 4 ist ein Querschnitt eines Ölfilters 210 in Verbindung mit einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das Ölfilter 210 in dieser Ausführungsform weist im Allgemeinen ein zylindrisches Gehäuse 211, welches einen hohlen Raum 214 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 215 innerhalb dieses Raums und ein chemisch aktives Filterelement 216 auf, das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 218 besteht, ebenfalls innerhalb des hohlen Raumes im Gehäuse gehalten wird und innerhalb des mechanisch aktiven Filterelements angeordnet ist. Die Zusatzmittelausgabemodule 218 sind mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben, im Wesentlichen identisch.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 218, welche das chemisch aktive Filterelement 216 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig kohäsiv miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches und dennoch hoch poröses Filterelement 216 zu bilden, das dazu imstande ist, sich unabhängig selbst zu tragen. Mit Ausnahme der Konfiguration und der Anordnung der jeweiligen mechanischen und chemischen Filterelemente 215, 216, wie in diesem Abschnitt spezifiziert, ist das Ölfilter 210 mit dem Ölfilter 10 der ersten Ausführungsform, wie hierin zuvor beschrieben, im Wesentlichen identisch.
In der Ausführungsform 210 von 4 ist das mechanisch aktive Filterelement 215 ein herkömmliches zylindrisches Element, das aus zickzackplissiertem Filterpapier hergestellt ist.
Das chemisch aktive Filterelement 216 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls in Form eines Zylinders vorgesehen, und es ist radial und koaxial außerhalb des mechanisch aktiven Filterelements 215 angeordnet. Ein zylindrisches Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 217 mit winzigen Öffnungen kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 211 vorgesehen sein, um die Filterelemente 215, 216 darin unterstützend zu halten. In dieser zweiten Ausführungsform 210 befindet sich das chemisch aktive Filterelement 216 außerhalb und daher stromaufwärts vom mechanischen Filterelement 215, um eine chemische Modifikation von Säuren oder anderen unerwünschten Verunreinigungsstoffen, die möglicherweise im Öl vorhanden sind, mit der Zusatzmittelzusammensetzung des chemischen Filterelements 216 vor der mechanischen Filterung zu ermöglichen.
In dieser zweiten Ausführungsform 210 wurden die oberen und unteren horizontalen Segmente 220, 222 des Rahmenelements 217 im Vergleich zum Rahmenelement 17 von der ersten Ausführungsform nach außen zur Außenwand des Gehäuses 211 erweitert, um die Zusatzmittelausgabemodule 218 des chemisch aktiven Filterelements dazwischen aufzunehmen. Der Abschnitt des unteren horizontalen Segments 222 des Rahmenelements unter dem chemischen Filterelement 216 ist jedoch mit winzigen Öffnungen ausgeführt, wie darstellt, um zu ermöglichen, dass Öl frei dadurch fließt. Die vertikale Innenwand 224 des Rahmenelements 217 ist notwendigerweise auch mit winzigen Öffnungen versehen, um einen Ölfluss dadurch zu ermöglichen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 5 ist ein Ölfilter 310 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Mit Ausnahme der Konfiguration und der Anordnung der jeweiligen mechanischen und chemischen Filterelemente 315, 316 und der dazugehörigen Komponenten ist das Ölfilter 310, sofern in diesem Abschnitt nicht anders angegeben, mit dem Ölfilter 10 der ersten Ausführungsform, wie hierin zuvor beschrieben, im Wesentlichen identisch.
Das Ölfilter 310 in dieser Ausführungsform weist im Allgemeinen ein hohles zylindrisches Gehäuse 311, welches eine Kammer 314 darin definiert, ein poröses mechanisch aktives Filterelement 315 innerhalb dieser Kammer und ein chemisch aktives Filterelement 316 auf, das aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 318 besteht, ebenfalls innerhalb der Kammer im Gehäuse gehalten wird und unter und vor dem mechanisch aktiven Filterelement 315 angeordnet ist. Die Zusatzmittelausgabemodule 318 sind mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben, im Wesentlichen identisch.
Wieder ist der Durchflussweg durch das Filter durch die Pfeile in der Zeichnung dargestellt.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 318, welche das chemisch aktive Filterelement 316 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig kohäsiv miteinander verbunden sein, um ein im Wesentlichen ganzheitliches und dennoch hoch poröses Filterelement 316 zu bilden, das imstande ist, sich unabhängig selbst zu tragen.
In der Ausführungsform 310 von 5 ist das mechanisch aktive Filterelement 315 ein herkömmliches zylindrisches Element, das aus zickzackplissiertem Filterpapier hergestellt ist. Ein zylindrisches Sieb oder ein zylindrischer Stützrahmen 317, der selektiv mit winzigen Öffnungen versehen ist, kann wahlweise innerhalb des Gehäuses 311 vorgesehen sein, um das mechanisch aktive Filterelement 315 darin unterstützend zu halten. Auch in dieser Ausführungsform können poröse ringförmige obere beziehungsweise untere Trenneinrichtungen 320, 322 mit winzigen Öffnungen über und/oder unter dem chemisch aktiven Filterelement 316 angeordnet sein, um die Zusatzmittelausgabemodule 318 des chemisch aktiven Filterelements dazwischen zu halten. Die Trenneinrichtungen 320 und/oder 322, falls verwendet, können solide Platten sein, die selektiv mit kleinen Öffnungen versehen sind, oder sie können Maschensiebe sein. Die obere Trennvorrichtung 320 ist so aufgebaut und auslegt, dass Öl nur zur Außenfläche des mechanisch aktiven Filterelements 315 durchtritt, derart dass das Öl mechanisch gefiltert werden muss, bevor es das Filter 310 verlässt.
Das chemisch aktive Filterelement 316 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls in Form eines abgeflachten Zylinders bereitgestellt, und es ist unter dem mechanisch aktiven Filterelement 315 angeordnet. In dieser Ausführungsform 310 befindet sich das chemisch aktive Filterelement 316 unter dem mechanischen Filterelement 315, weshalb es dem mechanischen Filterelement im Durchflussweg vorangeht, um eine chemische Modifikation von Säuren oder anderen unerwünschten Verunreinigungsstoffen, welche im Öl vorhanden sein können, mit der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemisch aktiven Filterelements 316 vor der mechanischen Filterung zu ermöglichen. Ein mittiges Dichtungselement 319 ist ebenfalls vorgesehen, und es ist ähnlich wie der Gummidichtungsring 19, der zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Die Konstruktion stellt sicher, dass das Öl vollständig durch das chemisch aktive Filterelement durchtritt, bevor es das mechanisch aktive Filterelement erreicht, und sie stellt mehr und eine länger dauernde Wechselwirkung zwischen dem Öl und dem chemisch aktiven Filterelement als die Konstruktion von 4 bereit.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 6 ist eine Ölfilteranordnung 410 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ölfilteran ordnung 410 in dieser Ausführungsform weist zwei Hauptteile auf, ein herkömmliches Ölfilter 402, das in der Zeichnung oben dargestellt ist, und eine Zusatzpatrone 404, die unter dem herkömmlichen Filter argestellt ist.
Das herkömmliche Ölfilter 402 umfasst ein mechanisch aktives Filterelement 415 innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 411. Das herkömmliche Ölfilter 402 weist ferner eine Basisplatte 420 auf, welche mehrere Einlassöffnungen 422, die in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, sowie eine mittige Auslassöffnung 424 aufweist. Die Basisplatte 420 ist als ein einstückiger Teil des zylindrischen Gehäuses 411 versehen, und ein ringförmiges Dichtungselement 425 fügt sich eingreifend in eine Nut 426, die auf der unteren Fläche der Basisplatte ausgebildet ist. Die Auslassöffnung 424 weist mehrere Innengewinde auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung des Filters 402 auf einem hohlen, rohrförmigen Steckverbindungsstück 409 mit Außengewinde der Zusatzpatrone 404 zu ermöglichen.
Die Zusatzpatrone 404 ist so ausgeführt, dass sie an einem hohlen, rohrförmigen Verbindungsstück mit Außengewinde auf einem Motorblock (nicht dargestellt) dreh- und verschraubbar anschließt und dann das herkömmliche Filter 402 dreh- und verschraubbar darauf befestigt bekommt. Die Zusatzpatrone 404 weist ein zylindrisches Gehäuse 405 mit einer Seitenwand 406, einer Basisplatte 407, die mit der Unterkante der Seitenwand abdichtend verbunden ist, und eine Deckplatte 408 auf, die mit der Oberkante der Seitenwand abdichtend verbunden ist.
Die Deckplatte 408 weist mehrere Auslassöffnungen 412 auf, die darin über dem chemisch aktiven Filterelement 416 ausgebildet sind, um zu ermöglichen, dass Öl von der Zusatzpatrone 404 nach außen und dann in die Einlässe 422 des herkömmlichen Ölfilters 402 fließt.
Die Basisplatte 407 der Zusatzpatrone 404 weist mehrere Einlassöffnungen 432, die in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, sowie eine mittige Auslassöffnung 434 auf. Die Basisplatte 407 ist als ein einstückiger Teil des zylindrischen Gehäuses 405 vorgesehen, und ein ringförmiges Dichtungselement 435 fügt sich eingreifend in eine Nut 436, die auf der unteren Fläche der Basisplatte ausgebildet ist. Die Auslassöffnung 434 weist mehrere Innengewinde auf, die darin ausgebildet sind, um eine Drehbefestigung der Zusatzpatrone 404 an einem hohlen, rohrförmigen Verbindungsstück mit Außengewinde auf einem Motorblock (nicht dargestellt) zu ermöglichen.
Das hohle, rohrförmige Steckverbindungsstück 409, welches ein Außengewinde aufweist, ist in der Mitte der Deckplatte 408 vorgesehen, und ein zylindrisches Trennwandelement 403 ist mittig innerhalb des Patronengehäuses 405 angeordnet und bildet eine Flüssigkeitsdichtung an den oberen und unteren Flächen davon. Das zylindrische Trennwandelement 403 ist vorzugsweise aus einem öltoleranten Elastomer hergestellt.
Die Zusatzpatrone 404 enthält ein chemisch aktives Filterelement 416 darin. Das chemisch aktive Filterelement 416 besteht aus mehreren einzelnen Verbundzusatzmittelausgabemodulen 418, wird innerhalb eines hohlen Raums im Patronengehäuse 405 gehalten und ist radial außerhalb des zylindrischen Trennwandelements 403 angeordnet. Die Zusatzmittelausgabemodule 418 sind mit den Zusatzmittelausgabemodulen 18, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 beschrieben, im Wesentlichen identisch.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform 10 erwähnt, können die einzelnen Zusatzmittelausgabemodule 418, welche das chemisch aktive Filterelement 416 bilden, aneinander geklebt oder anderweitig kohäsiv miteinander verbunden sein, um ein im Wesent lichen ganzheitliches und dennoch hoch poröses Filterelement zu bilden, das imstande ist, sich unabhängig selbst zu tragen.
Auch in dieser Ausführungsform kann ein poröses ringförmiges unteres Maschensieb 419 unter dem chemisch aktiven Filterelement 416 angeordnet sein, um die Zusatzmittelausgabemodule 418 des chemisch aktiven Filterelements darüber zu halten. Falls verwendet, kann das Maschensieb 419 auf einem quer verlaufenden horizontalen Flansch 429 aufliegen, welcher ein einstückiger Teil des zylindrischen Trennwandelements 403 ist.
Wenn das herkömmliche Ölfilter 402 an der Zusatzpatrone 404 befestigt ist, funktioniert die gesamte Anordnung 410 auf eine ähnliche Art und Weise wie das Ölfilter 310 in 5.
Das chemisch aktive Filterelement 416 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls in Form eines Zylinders vorgesehen und, wenn die gesamte Anordnung 410 als ein Ganzes betrachtet wird, ist das chemisch aktive Filterelement unter dem mechanisch aktiven Filterelement 415 des herkömmlichen Ölfilters 402 angeordnet, weshalb es dem mechanischen Filterelement 415 im Durchflussweg vorangeht, um eine chemische Modifikation von Säuren oder anderen unerwünschten Verunreinigungsstoffen, die im Öl vorhanden sein können, mit der vorteilhaften Zusatzmittelzusammensetzung des chemisch aktiven Filterelements 416 vor einer mechanischen Filterung zu ermöglichen. Die Konstruktion stellt sicher, dass das Öl vollständig durch das chemisch aktive Filterelement 416 durchtritt, bevor es das mechanisch aktive Filterelement 415 erreicht, und stellt mehr und eine länger dauernde Wechselwirkung zwischen dem Öl und dem chemisch aktiven Filterelement 416 als die Konstruktion von 4 bereit.
Wahlweise kann, wie in 7 dargestellt, die Zusatzpatrone 404 ein Paar von hohlen Rohren 437, 438 aufweisen, die an der Seitenwand 406 davon befestigt sind und die mit dem Inneren des Patronengehäuses 405 in Verbindung stehen. Falls verwendet, sind diese Rohre 437, 438 vorgesehen, um eine Verbindung der Zusatzpatrone mit einem wärmeaustauscher 440 zu ermöglichen, um eine Abkühlung des Öls zu ermöglichen, das dadurch durchtritt.
Obwohl die vorliegende Erfindung hierin in Bezug auf eine Anzahl von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorangehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Für Fachleute ist zu erkennen, dass viele Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden könnten, welche funktionieren würden. Es ist vorgesehen, dass alle derartigen Modifikationen, welche innerhalb des Rahmens der Ansprüche liegen, innerhalb des Rahmens und des Geistes der vorliegenden Erfindung sind.

Claims

Ölfilter, aufweisend: ein hohles Filtergehäuse, das einen Einlass und einen Auslass aufweist und eine Kammer mit einem Durchflussweg zwischen dem Einlass und dem Auslass darin definiert; ein mechanisch aktives Filterelement, das innerhalb des Gehäuses im Durchflussweg angeordnet ist; und ein chemisch aktives Filterelement, das innerhalb des Gehäuses im Durchflussweg angeordnet ist; wobei das chemisch aktive Filterelement mehrere Zusatzmittelausgabemodule aufweist, jedes der Zusatzmittelausgabemodule aufweisend: ein Modulgehäuse, das eine hohle Hülse ist, welche mehrere Löcher aufweist, die darin ausgebildet sind; eine Ölzusatzmittelzusammensetzung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und eine poröse oder halbporöse Polymermembran, die mindestens einen Teil des Gehäuses bedeckt.
Ölfilter nach Anspruch 1, wobei die Zusatzmittelzusammensetzung mindestens ein Zusatzmittel aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus basischen Zusatzstoffen, Korrosionshemmstoffen, Metalldeaktivatoren, Antioxidationsmitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikationsmitteln, Ölstabilisierungsmitteln, Stockpunkterniedrigern, Reinigungsmitteln, Viskositätsindexverbesserern, Antiverschleißwirkstoffen, Hochdruckwirkstoffen, und Mischungen davon ausgewählt ist.
Ölfilter nach Anspruch 1, wobei das Modulgehäuse ein Keramikmaterial aufweist.
Ölfilter nach Anspruch 1, wobei die Membran ein Material aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus Polysulfonen, Wachsen und Polymethylenpenten ausgewählt ist.
Ölfilter nach Anspruch 2, wobei die Zusatzmittelzusammensetzung ein basisches Salz aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Aluminiumdihydroxynatriumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Zinkoxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid und Mischungen davon ausgewählt ist.
Zusatzpatrone zur Verwendung in Verbindung mit einem Ölfilter, wobei die Zusatzpatrone aufweist: ein hohles Patronengehäuse, aufweisend: eine Basisplatte zur Anordnung in der Nähe einer Motorfläche, wobei die Basisplatte eine Auslassöffnung, die im Wesentlichen mittig dadurch ausgebildet ist, und eine Einlassöffnung, die dadurch ausgebildet und von der Auslassöffnung beabstandet ist, aufweist; eine Kappe gegenüber der Basisplatte zur Anordnung in der Nähe eines Ölfilters, wobei die Kappe eine Einlassöffnung, die im Wesentlichen mittig dadurch ausgebildet ist, und eine Auslassöffnung, die dadurch ausgebildet und von der Einlassöffnung beabstandet ist, aufweist; eine Außenwand, welche die Kappe und die Basisplatte verbindet; ein Trennwandelement, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und das Gehäuseinnere in einen Einlassdurchflusskanal in Flüssigkeitsverbindung mit der Einlassöffnung der Basisplatte und einen Auslassdurchflusskanal in Flüssigkeitsverbindung mit der Auslassöffnung der Basisplatte trennt; und ein chemisch aktives Filterelement, das innerhalb des Einlassdurchflusskanals des Gehäuses angeordnet ist, wobei das chemisch aktive Filterelement mehrere Zusatzmittelausgabemodule aufweist, jedes der Zusatzmittelausgabemodule aufweisend: ein Modulgehäuse, das eine hohle Hülse ist, welche mehrere Löcher aufweist, die darin ausgebildet sind; eine Ölzusatzmittelzusammensetzung, die innerhalb des Modulgehäuses angeordnet ist; und eine poröse oder halbporöse Polymermembran, die das Modulgehäuse bedeckt.
Patrone nach Anspruch 6, wobei die Zusatzmittelzusammensetzung mindestens ein Zusatzmittel aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus basischen Zusatzstoffen, Korrosionshemmstoffen, Metalldeaktivatoren, Antioxidationsmitteln, Dispersionsmitteln, Reibungsmodifikationsmitteln, Ölstabilisierungsmitteln, Stockpunkterniedrigern, Reinigungsmitteln, Viskositätsindexverbesserern, Antiverschleißwirkstoffen, Hochdruckwirkstoffen und Mischungen davon ausgewählt ist.
Patrone nach Anspruch 7, wobei die Zusatzmittelzusammensetzung ein basisches Salz aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Aluminiumdihydroxynatriumcarbonat, Magnesiumoxid, Magnesiumcarbonat, Zinkoxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, Kaliumhydroxid und Mischungen davon ausgewählt ist.
Patrone nach Anspruch 6, wobei die Membran ein Material aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus Polysulfonen, Wachsen und Polymethylenpenten ausgewählt ist.