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Dokumentenidentifikation DE3882782T2 25.11.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0287527
Titel Mehrfachölfilter für Verbrennungskraftmaschinen mit Anzeige der Verschmutzung der Filteroberfläche.
Anmelder Ital Idee S.r.l., Rom/Roma, IT
Erfinder Cantoni, Angelo, I-00144 Roma, IT
Vertreter Lederer, F., Dipl.-Chem. Dr.; Keller, G., Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat., 81675 München; Riederer Frhr. von Paar zu Schönau, A., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 84028 Landshut
DE-Aktenzeichen 3882782
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.04.1988
EP-Aktenzeichen 888301520
EP-Offenlegungsdatum 19.10.1988
EP date of grant 04.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.11.1993
IPC-Hauptklasse B01D 35/14

Beschreibung[de]

Verbrennungskraftmaschinen (Motoren) sind mit einem Schmierkreislauf mit erzwungener Zirkulation ausgestattet, der einen schmierenden Ölfilm zwischen all den mechanischen Teilen aufrechterhält, die einer relativen Bewegung unterworfen sind, um ihre Reibung zu vermindern und die erzeugte Wärme zu entfernen und abzuleiten.

Im Verlauf der Zeit sammeln sich Verunreinigungen im Schmieröl, die hauptsächlich aus Metallpartikeln bestehen, welche von der Abnützung der gleitenden Teile des Motors stammen, ferner aus Kohlenstoffpartikeln, die vom Kraftstoff und von der Verbrennung von Sickeröl erzeugt werden, und aus mineralischen pulvern, allgemein auf Silicium- und Kalkbasis, die vom Staub herrühren, der in der Ansaugluft des Motors suspendiert ist.

Zur Beseitigung dieser Feststoffteilchen, die im Verlauf der Zeit zu einer erheblichen Abnützung der beweglichen Teile des Motors führen, ist üblicherweise eine Einzelfilterpatrone allgemein in Form eines dünnen Blechgehäuses, das einen gefalteten porösen Papierzylinder enthält, zusammen mit einem Ventilsystem zum Steuern des Öldurchflusses vorhanden.

Diese Filter umfassen außerdem ein Druckableit- oder Umgehungsventil, um die Ölversorgung des Motors auch dann sicherzustellen, wenn der Öldruck hinter dem Ventil zu niedrig ist, und zwar entweder wegen des Betriebs mit hoher Geschwindigkeit oder wegen der Verstopfung des Filters.

Wenn dieses Ventil öffnet, sichert es zwar einerseits eine korrekte Schmierung, selbst wenn das Filter verstopft ist, jedoch ermöglicht es andererseits die Zirkulation durch die Motorteile nicht nur des Öls, sondern auch der darin enthaltenen Verunreinigungen, wodurch der beschriebene Schaden entsteht.

Es ist deshalb besonders wichtig, den Verstopfungszustand des Ölfilters zu bestimmen, um ihn, sobald er seinen durch den Entwurf bedingten Betriebszustand überschritten hat und bevor das Druckableitventil öffnet oder bevor das hindurchtretende Öl einem hohen Druckabfall unterliegt, ersetzen zu können, ohne sich auf eine Schätzung der durchschnittlichen Lebensdauer verlassen zu müssen, wie es gegenwärtig bei Filtern nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Das gegenwärtig verwendete Filterelement ist allgemein nicht in der Lage, Feststoffpartikeln von weniger als 20 um Größe zurückzuhalten, da eine höhere Filtrierleistung zu einem erheblichen Druckabfall beim Druchsetzen der Filterfläche führen würde. Es ist jedoch ersichtlich, daß ein Filtrierungssystem, das Feststoffpartikeln von nur einigen wenigen um Größe zurückhalten kann, die Abnützung der beweglichen Motorenteile erheblich reduzieren würde.

Bis zur Gegenwart wird ein Vorgehen mit einem zweiten Filterelement von größerer Filtrierleistung angewandt, das jedoch nur von einem gewissen Anteil des gesamten durch das Schmiersystem fließenden Öls durchsetzt wird, so daß nach einer gewissen Zeit das gesamte Fluid durch das zweite Filterelement geflossen ist, ohne im Kreislauf einen übermäßigen Druckabfall zu erzeugen.

Das Hauptproblem mit diesem Filterverfahren ergibt sich aus der Tatsache, daß eine Filteroberfläche, die einen erheblichen Strömungswiderstand bietet, parallel zu einem Strömungspfad liegt, der nur einen vernachlässigbaren Widerstand bietet.

Es ist deshalb nötig, einen Druckabfall zwischen der strömungsoberhalb liegenden Seite und der strömungsunterhalb liegenden Seite der zweiten Filteroberfläche derart zu schaffen, daß der von der Filteroberfläche entgegengesetzte Strömungswiderstand überwunden wird. Dies wurde bisher dadurch erreicht, daß die Ausgangsströmung von einem üblichen Filter in zwei Pfade geteilt wurde, von denen der eine zum Motor und der andere zu einem zweiten Filter von größerer Filtrierleistung gerichtet ist, wobei dessen Auslaßrohr zum Ölsumpf zurückkehrt, so daß der Druckabfall zwischen dem unter Druck gesetzten Kreislauf strömungsoberhalb des zweiten Filters und dem Ölsumpf strömungsunterhalb des zweiten Filters den Strömungswiderstand durch seine Filteroberfläche überwindet.

Dieses Vorgehen ist insofern nachteilig, als es den Schmierungskreislauf erheblich kompliziert.

Es gibt auch Doppelfilter mit einem Einlaß und zwei Auslassen, von denen einer zum Motor und der andere zum Sumpf gerichtet ist. Das erfindungsgemäße Filter bietet die Vorteile dieser Art von Doppelpfadfilter, ohne jedoch Modifikationen des Fahrzeugmotors zu erfordern, da dies mit Hilfe eines Sekundärpfads erreicht wird, der durch ein Venturirohr gebildet wird.

Die US-A-4246109 beschreibt eine Ölfiltervorrichtung mit einer Einrichtung zum Anzeigen, wann sich ein übermäßiger Druck als Folge der Verstopfung des Filters entwickelt, um dann einen Alarm abzugeben und hierdurch die Notwendigkeit des Filterwechsels anzuzeigen.

Die US-A-4655914 beschreibt eine Filtervorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Schmieröl zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine, mit Filtern niedriger und hoher Dichte, die parallel entlang dem vom Schmieröl verfolgten Pfad arbeitet und eine venturiartige Anordnung zum Fördern des Ölstroms, der durch das Filter hoher Dichte fließt, einschließt, wobei dieser Ölstrom andernfalls durch den leichteren Strom durch das Filter niedriger Dichte benachteiligt würde.

Gemäß der Erfindung ist in einem Mehrfach-Schmierölfilter für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Element zum Anzeigen des Verstopfungsgrads der Filteroberfläche, umfassend: ein Gehäuse, das eine Endabdeckung aufweist, welche Einrichtungen zum Anschließen an den Schmierkreislauf der Maschine aufweist; ein erstes Filterpack oder -element, das innerhalb dieses Gehäuses angeordnet und so positioniert ist, daß es vom Maschinenschmieröl durchsetzt wird; ein Druckablaßventil, das dazu angeordnet ist, zu verhindern, daß das Schmieröl durch das erste Filterpack oder -element im Fall eines übermäßigen Druckabfalls hindurchtritt, und das mit einem Kolbenelement zusammenwirkt, welchem eine elektrisch leitende Feder zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einem Kontaktglied und einem Metallglied, das ein Teil des Filtergehäuses ist, zugeordnet ist; ein zweites Filterpack oder -element, das Festkörperpartikeln einer Größe unter der Größe der Partikeln, die vom ersten Filterpack oder -element zurückgehalten werden, zurückhalten kann, strömungsunterhalb sowohl vom ersten Filterelement als auch vom Druckablaßventil in Bezug zum Schmierölstrom angeordnet, um wenigstens einen Teil des Öls auch dann zu filtern, wenn das Druckablaßventil als Folge der Tatsache operativ ist, das das erste Filterpack oder -element verstopft ist; wobei das zweite Filterpack aktiv mit einem Venturirohrelement in der Schmieröl-Rücklaufleitung zur Maschine zusammenwirkt, wobei die Anordnung so ist, daß ein Teil des zur Maschine zurücklaufenden Öls durch das zweite Filterpack oder -element durch den Effekt der dynamischen Druckdifferenz zwischen der Venturirohr-Einlaßmündung und dem Venturirohr- Vakuumbereich hindurchtritt, so daß ein bestimmter Prozentsatz des zur Maschine zurücklaufenden Öls vom zweiten Filterpack oder -element gefiltert wird.

Bei mehr ins einzelne gehender Betrachtung der Erfindung umfaßt gemäß der Ausführungsform der Erfindung das Druckablaßventil einen Zylinder, auf den eine Druckfeder einwirkt und in dem ein Kolben entgegen der Reibungskraft gleiten kann, wobei eine der Flächen dieses Zylinders in hydraulischer Kommunikation mit dem Bereich strömungsoberhalb des ersten Filterpacks oder Filterelements steht und die andere Fläche in Kommunikation mit dem Bereich strömungsunterhalb des ersten Filterpacks oder Filterelements steht, und zwar hinsichtlich des Ölpfads durch das Filter, wobei zwei getrennte elektrische Kontakte vorhanden sind, von denen einer mit der Fahrzeugmasse und der andere mit einem elektrischen Leiter verbunden ist, der aus dem Filter herausführt, und diese elektrischen Kontakte so angeordnet sind, daß sie in gegenseitige elektrische Berührung kommen und dadurch den Stromkreis schließen, der den Leiter mit Masse verbindet, bevor das Druckableitventil während seiner Bewegung jenen Punkt entlang dem Zylinder erreicht, an dem das Öl das erste Filterpack oder das erste Filterelement umgehen kann; diese Bewegung ist die Folge des Vorhandenseins einer Druckdifferenz zwischen den Ventilflächen, die eine Schubkraft erzeugt, welche den Widerstand der Feder und den Reibungswiderstand entlang dem Zylinder, in dem der Kolben gegen die Kräfte, die seinem Gleiten entgegenstehen, gleitet, übertrifft.

Ein Instrument zum Anzeigen des Schließens der elektrischen Kontakte ist ständig mit dem elektrischen Leiter verbunden und aktiviert eine Warnlampe, die in einer visuell günstigen Position angeordnet ist.

Strömungsunterhalb des ersten Filterpacks oder Filterelements ist ein zweites Filterpack oder Filterelement angeordnet, um Verunreinigungen zurückzuhalten, die eine Größe von nur einigen wenigen um haben und vom ersten Filterpack oder -element nicht zurückgehalten werden können.

Das zweite Filterpack oder -element wird nur von einem Teil des zirkulierenden Öls durchsetzt, um zu verhindern, daß ein übermäßiger Ölströmungswiderstand im Filtersystem auftritt, wie es der Fall wäre, wenn das gesamte Öl durch das zweite Filterpack oder -element hindurchtreten müßte.

Nach einer gewissen Zeit der Ölzirkulation durch das Filtersystem ist das gesamte Schmieröl durch das zweite Filterpack oder -element hindurchgetreten, so daß nur Feststoffpartikeln einer Größe von weniger als einem um im zirkulierenden Öl suspendiert bleiben.

Das zweite Filterpack oder Filterelement wird von einem Teil des strömungsunterhalb des ersten Filterpacks oder -elements fließenden Öls durchsetzt und kehrt in die selbe Leitung, jedoch ein kleines Stück weiter strömungsabwärts, zurück. Der Strömungswiderstand der zweiten Filterfläche wird dadurch überwunden, daß ein Druckabfall da, wo die beiden parallelen Kreise sich wieder verbinden, eingeführt wird, und zwar mit Hilfe eines Venturirohrs, das in der Ölrückflußleitung zum Motor angeordnet ist.

Das im Zentralbereich des Venturirohrs, mit dem das Auslaßrohr strömungsunterhalb der zweiten Filterfläche verbunden ist, erzeugte Vakuum ermöglicht es dem Öl, auch durch die zweite Filterfläche trotz deren Widerstand gegenüber dem Ölstrom hindurchzutreten.

Weitere Einzelheiten werden offenbar aus der im folgenden gegebenen Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt und in der Fig. 1 eine gesamte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Filters ist.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das erfindungsgemäße Kilter aus einem äußeren Gehäuse 1, üblicherweise aus metallischem Material, das ein Papierfilterpack 2 und ein zweites Filterpack 3 umschließt, und ist mit dem Motorschmierkreis über ein mit Gewinde versehenes Verbindungsstück 4 an seinem endseitigen Deckel 5 verbunden. Der Ölpfad durch seinen Innenraum ist diagrammartig durch die Pfeile in der Figur veranschaulicht und ist derart, daß das Öl zuerst das erste Filterpack durchsetzt, das mit einer großen Durchgangsfläche konstruiert ist, um den Druckabfall des hindurchfließenden Öls zu minimalisieren.

Weiterhin ist ein unter der Wirkung einer Rückstellfeder 7 stehendes Druckablaßventil 6 vorhanden. Das Ventil 6 ermöglicht, wenn es offen ist, den freien Öldurchtritt durch das Filter unter Umgehung des Filterpacks 2, falls dieses verstopft ist, um jedenfalls sicherzustellen, daß genügend Öl hindurchläuft.

Das äußere Gehäuse 1 ist elektrisch mit der Fahrzeugmasse verbunden und an seinem Ende befindet sich ein elektrischer Kontakt 9, der von der Fahrzeugmasse mit Hilfe eines isolierenden Blocks 10 getrennt ist, auf dem eine Metallfeder 11 auf sitzt, welche ein Kontaktglied 11a trägt. Dieses bleibt, wenn sich das Ableitventil 6 in der Ruhestellung befindet, vom Metallglied 12 getrennt und über das Gehäuse 1 mit der Fahrzeugmasse verbunden.

Überschreitet der Druck strömungsoberhalb des ersten Filterpacks 2 die von der Feder 7 aufgebrachte Kraft als Folge der Verstopfung des ersten Filterpacks 2, so bewirkt diese Druckkraft, daß der aus isolierendem Material bestehende und mit dem Ventil 6 starr verbundene Kolben 13, auf dem die Feder 11 aufsitzt, gleitet, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen dem Metallglied 12 und dem Kontaktglied 11a hergestellt wird. Das Schließen des elektrischen Kontakts bewirkt, daß eine Warnlampe am Armaturenbrett des Fahrzeugs aufleuchtet.

Der Kolben 13 hat eine solche Größe, daß der Kontakt stattfindet, bevor das Ableitventil 6 jenen Punkt seines Bewegungszylinders 15 erreicht, an dem die Öldurchlaßschlitze 14 angeordnet sind.

Der Strom strömungsunterhalb des Filterpacks 2 teilt sich an diesem Punkt in einen Hauptstrom (Pfeil F1), der unmittelbar in das Venturirohr 8 eintritt, und einen Sekundärstrom (Pfeil F2), der durch die zweite Filteroberfläche 3 hindurchtritt und sich dem Hauptstrom im Vakuumbereich des Venturirohrs 8 wieder anschließt (Pfeil F3).

Um zu verhindern, daß sich das Filter entleert, wenn sich der Motor in Ruhe befindet, was sich so auswirken würde, daß beim erneuten Starten die Rückkehr des Öls zur Zirkulation verzögert wäre, sind zwei Ventile 16, 16a vorhanden, denen Federn 17 bzw. 17a entgegenwirken und die nur öffnen, wenn der in das Filter eintretende bzw. es verlassende Ölstrom den leichten Druck überschreitet, der von den Federn 17, 17a ausgeübt wird.

Ein Gummiring 18 verhindert jede direkte hydraulische Verbindung zwischen dem Filter-Einlaßstrom und dem Filter-Auslaßstrom.


Anspruch[de]

1. Mehrfach-Schmierölfilter für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Element zum Anzeigen des Verstopfungsgrads der Filteroberfläche, umfassend: ein Gehäuse (1), das eine Endabdeckung (5) aufweist, welche Einrichtungen (4) zum Anschließen an den Schmierkreislauf der Maschine aufweist; ein erstes Filterpack oder -element (2), das innerhalb dieses Gehäuses 1 angeordnet und so positioniert ist, daß es vom Maschinenschmieröl durchsetzt wird; ein Druckablaßventil (6), das dazu angeordnet ist, zu verhindern, daß das Schmieröl durch das erste Filterpack oder -element (2) im Fall eines übermäßigen Druckabfalls hindurchtritt, und das mit einem Kolbenelement (13) zusammenwirkt, welchem eine elektrisch leitende Feder (11) zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einem Kontaktglied (11a) und einem Metallglied (12), das ein Teil des Filtergehäuses (1) ist, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Filterpack oder -element (3), das Festkörperpartikeln einer Größe unter der Größe der Partikeln, die vom ersten Filterpack oder -element (2) zurückgehalten werden, zurückhalten kann, strömungsunterhalb sowohl vom ersten Filterelement (2) als auch vom Druckablaßventil (6) in Bezug zum Schmierölstrom angeordnet ist, um wenigstens einen Teil des Öls auch dann zu filtern, wenn das Druckablaßventil (6) als Folge der Tatsache operativ ist, das das erste Filterpack oder -element (2) verstopft ist; und daß das zweite Filterpack (3) aktiv mit einem Venturirohrelement (8) in der Schmieröl-Rücklaufleitung zur Maschine zusammenwirkt, wobei die Anordnung so ist, daß ein Teil des zur Maschine zurücklaufenden Öls durch das zweite Filterpack oder -element (3) durch den Effekt der dynamischen Druckdifferenz zwischen der Venturirohr-Einlaßmündung und dem Venturirohr- Vakuumbereich hindurchtritt, so daß ein bestimmter Prozentsatz des zur Maschine zurücklaufenden Öls vom zweiten Filterpack oder -element (3) gefiltert wird.

2. Mehrfach-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es federbetriebene (17,17a) Rückschlagventile (16,16a) umfaßt, die in Übereinstimmung mit der Filter-Schmieröl-Einlaßöffnung bzw. mit der Filter-Schmieröl-Auslaßöffnung angeordnet sind.

3. Mehrfach-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckablaßventil (6) mit Hilfe einer voreingestellten Feder (7) normalerweise in der geschlossenen Stellung gehalten ist, die es dem Schmieröl ermöglicht, durch das erste Filterpack oder -element (2) hindurchzutreten.







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