фильтровальное устройство для текучей среды и способ фильтрования текучей среды

Формула изобретения

1. Фильтровальное устройство для текучей среды, содержащее корпус (1), имеющий, по меньшей мере, один впуск (2) устройства, один выпуск (3) устройства и установленный между ними фильтр (4), отличающееся тем, что фильтр (4; 36; 42) имеет, по меньшей мере, две части и канал (16), встроенный в указанный фильтр (4), причем канал (16) снабжен регулирующим клапаном (9), управляемым давлением среды, при этом указанный канал (16) имеет отверстия (17), распределенные по его периферийной поверхности, и обходит, по меньшей мере, одну часть фильтра (4).

2. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтр (36; 42) содержит два или более кольцеобразных фильтрующих элементов (37-41), установленных концентрично один внутри другого, или содержит два или несколько каскадных фильтрующих элементов (43-47), причем канал (16) встроен между каждыми двумя кольцеобразными или между каждыми двумя каскадными фильтрующими элементами (37-41 или 43-47).

3. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтр (4) установлен концентрично вокруг центральной трубы (18) фильтровального устройства, причем фильтр (4) содержит, по меньшей мере, один наружный (7) и, по меньшей мере, один внутренний (8) фильтрующие элементы.

4. Фильтровальное устройство по п.3, отличающееся тем, что указанный канал (16) расположен в виде спирали вокруг внутреннего фильтрующего элемента (8).

5. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный канал (16) имеет диаметр, равный или больший 0,1 мм, как правило, 0,1-10 мм.

6. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что канал (16) выполнен из того же материала, что и фильтр (4).

7. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что канал (16) выполнен из металлической или пластмассовой трубки.

8. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный канал (16) содержит трубку, выполненную из древесной массы, целлюлозы или волокнистого материала.

9. Фильтровальное устройство по п.2, отличающееся тем, что канал (16) сформирован в фильтре (4; 36; 42) между каждыми двумя фильтрующими элементами.

10. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что в указанном канале (16) установлен один или более регулирующих клапанов (9), управляемых давлением среды.

11. Фильтровальное устройство по п.10, отличающееся тем, что оно снабжено ситом (11), расположенным в указанном канале (16) выше по потоку от каждого из регулирующих клапанов (9).

12. Фильтровальное устройство по п.10, отличающееся тем, что каждый из регулирующих клапанов (9) имеет шарик (33), подвергающийся воздействию пружины (32) сжатия.

13. Фильтровальное устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено байпасным клапаном (5), расположенным выше по потоку от центральной трубы (18), причем конец центральной трубы (18), находящийся в противоположной стороне от байпасного клапана, связан с выпуском (3) устройства, а обходной путь (6), проходящий от впуска (2) устройства через байпасный клапан (5) к центральной трубе (18), полностью обходит фильтр (4).

14. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) фильтра включает крышку (26) корпуса, которая присоединена через фланцевое соединение (27) с помощью болтов (28).

15. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтр (4) устойчиво закреплен посредством шайб (31) и опорной плиты (20).

16. Фильтровальное устройство по п.15, отличающееся тем, что опорная плита (20) содержит центрально расположенную цилиндрическую часть (23), которая имеет наружную резьбу (24), которая ввинчивается во внутреннюю резьбу (25) трубы (18), а байпасный клапан (5) установлен в цилиндрической части (23).

17. Фильтровальное устройство по п.15, отличающееся тем, что опорная плита (20) содержит впускное отверстие (21), проходящее в кольцеобразный канал (14), расположенный между фильтрующими элементами (7, 8), а указанный канал (16) проходит через кольцеобразный канал (14).

18. Фильтровальное устройство по п.3, отличающееся тем, что центральная труба (18) имеет множество отверстий (19), равномерно распределенных по ее периферийной области.

19. Фильтровальное устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит два впуска (2), расположенные симметрично оси корпуса (1) фильтра, при этом каждый впуск (2) содержит наружную резьбу (12), и выпуск (3) фильтра, отцентрированный относительно корпуса (1) устройства и содержащий наружную резьбу (13).

20. Способ для фильтрования текучей среды через фильтр, имеющий, по меньшей мере, две части, при этом способ включает: введение текучей среды в фильтр, фильтрование текучей среды через обе части фильтра до достижения в фильтре значения давления заданного предела, обхождение текучей средой части фильтра при продолжении фильтрования текучей среды через оставшуюся часть фильтра и обхождение текучей средой всего фильтра, когда повышение давления в указанном фильтре достигает значения второго заданного предела.

21. Способ по п.20, в котором первый и второй заданные пределы могут быть одинаковыми или различными.

22. Способ по п.20, в котором регулирующий клапан отрегулирован на значение первого предела давления для обеспечения обхода текучей средой части фильтра.

23. Способ по п.22, в котором участок обхода фильтра включает байпасный клапан, отрегулированный на значение второго предела давления для обеспечения обхода текучей средой всего фильтра.

24. Способ по п.20, в котором в качестве текучих сред используют гидравлические масла, моторные масла, трансмиссионные масла, трансформаторные масла, нефтяные и синтетические масла или их смеси, минеральные масла, масла, частично или полностью являющиеся синтетическими, масла, частично или полностью являющиеся биологическими, и смеси различных масел.

25. Способ по п.20, в котором давление достигает первого заданного предела в результате постепенного засорения одной части фильтра частицами и загрязняющими веществами, при этом регулирующий клапан в канале, обходящем часть фильтра, открывается, вследствие чего текучая среда проходит через канал и остающуюся проницаемой другую часть фильтра в выпуск фильтровального устройства.

26. Способ по п.25, в котором фильтруемая текучая среда проходит через наружный фильтрующий элемент, который является одной частью фильтра, один или несколько внутренних фильтрующих элементов, которые образуют другую часть фильтра, и после прохождения через самый внутренний фильтрующий элемент и трубу, снабженную отверстиями, текучая среда выходит из выпуска фильтровального устройства, пока наружный фильтрующий элемент не становится непроницаемым из-за засорения частицами и загрязняющими веществами.

27. Способ по п.25, в котором частицы, загрязняющие вещества и воду, отфильтровывают от текучей среды, в качестве которой используют гидравлические, моторные, трансмиссионные и трансформаторные масла, нефтяные и синтетические масла или их смеси, минеральные масла, масла, частично или полностью являющиеся синтетическими, масла, частично или полностью являющиеся биологическими, и смеси различных масел, при этом текучая среда, возможно, содержит добавки, такие как смазочные материалы, ингибиторы коррозии, смачивающие вещества и аналогичные добавки, и, кроме того, частицы и загрязняющие вещества отфильтровывают от жидкостей, таких как вода, органические жидкости, кислоты, щелочные растворы, сточные воды.

28. Способ по п.26, в котором текучую среду после того, как наружный фильтрующий элемент становится непроницаемым, подают через канал во внутренний фильтрующий(ие) элемент(ы).

29. Способ по п.25, в котором указанный канал проходит в виде спирали вокруг внутреннего фильтрующего элемента, при этом текучая среда выходит из канала через его отверстия радиально по отношению к продольному направлению канала.

30. Способ по п.25, в котором сразу или почти сразу после засорения фильтра частицами и загрязняющими веществами текучую среду в виде неотфильтрованного потока подают из впуска(ов) устройства через обходной путь, байпасный клапан, управляемый давлением среды, и центральную трубу к выпуску устройства.

Описание изобретения к патенту

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к фильтровальному устройству для текучей среды, содержащему корпус, включающий, по меньшей мере, один впуск и один выпуск и один фильтр, установленный между ними. Устройство включает также канал для обхода части фильтра и клапан для обхода всего фильтра. Изобретение также относится к способу фильтрования текучей среды, проходящей через фильтр, включающему этапы введения текучей среды, фильтрования текучей среды до достижения давления через фильтр, достигающего первого предела, обхождения части фильтра при продолжении фильтрования текучей среды и обхождения фильтра полностью, когда давление через фильтр достигает второго предела. Первый и второй пределы могут быть одинаковыми или разными.

Известный уровень техники

Частицы различных размеров и консистенции, входящие в жидкую и газовую среду, используемые для смачивания и/или охлаждения движущихся деталей машин при износе, коррозии и загрязнении, и связанные с ними конденсаты и эмульсии необходимо отфильтровывать от среды для предотвращения повреждения машин. Такие частицы вызывают повреждение двигателей, насосов, средств управления, регуляторов, вследствие чего такие системы выходят из строя более быстро из-за механического износа и коррозии. Даже жидкие среды, такие как моторное масло, трансмиссионное масло, масло для гидравлических систем, трансформаторное масло, нефтяные и синтетические масла и смеси, минеральные масла, масла, являющиеся биологическими частично или полностью, или их смеси, и масла, являющиеся полностью синтетическими, приходят в негодность из-за таких частиц и очень быстро становятся загрязненными. Если частицы и загрязнители не отфильтровываются, системы могут претерпевать засорение или адгезионную фиксацию, поскольку жидкие среды, такие как различные масла, указанные выше, могут загустевать из-за накопления частиц и/или образования эмульсии, т.е. из-за ее повышенной вязкости, и, следовательно, в смазываемых пазах, вдоль коленчатых валов и у других движущихся деталей машин создается высокий уровень трения. Если мягкие частицы такого размера, как приблизительно 30 мкм, измельчаются, то количество частиц, т.е. плотность частиц, повышается, приводя к получению измельченных частиц, серьезно снижающих способность масел к выпуску воздуха, что в свою очередь приводит к росту окислительной коррозии и порообразования в деталях машин, вызванному кислородом, содержащимся в масле. Следовательно, например, если смазываемый паз в поршневом двигателе смачивается или пропитывается маслом не полностью, возникают эллиптические выпуклости, которые снижают характеристики и кпд двигателя и приводят к повышенному потреблению топлива и масла, а также к повышенным выбросам отработанных газов. Насосы и гидравлические системы подвержены тем же отрицательным воздействиям, что и двигатели. В случае систем управления золотниковыми клапанами, которые регулируют скорость подачи, частицы и загрязнители могут вызвать скругление золотниковых штоков, т.е. результат, известный как рассогласование системы. Тогда система контроля величины скольжения реагирует менее точно и менее чувствительно.

Фильтровальное устройство в системе циркуляции отфильтрованных жидких или газообразных сред отфильтровывает частицы, загрязнители и воду от среды.

Из-за большого несоответствия между температурой в картере двигателя, примерно 260-280°С, и температурой окружающей среды, приблизительно 20°С, водяной пар конденсируется из окружающего воздуха и попадает, таким образом, в моторное масло. Вода также может попадать в моторное масло, если уплотнения головки двигателя протекают или разрываются. При остывании двигателя вода накапливается в маслосборнике картера и попадает в фильтровальное устройство, когда двигатель начинает остывать. Известные фильтры в основном обладают лишь незначительной водопоглотительной способностью; поскольку они поглощают воду, их материалы быстро набухают и наполняются ею до отказа. Срок службы известных фильтров составляет приблизительно 500 часов. Срок службы сред, предназначенных для фильтрования, особенно срок службы масла, также снижается из-за коротких сроков службы фильтров, если эти среды не менялись в то же время, что и фильтры.

В DE 4221897 А1 описано фильтровальное устройство, содержащее один фильтр грубой очистки и один фильтр тонкой очистки, соединенные параллельно, предназначенное для жидких или газовых сред, особенно для гидравлического масла. Клапан регулирования расхода, подсоединенный выше по потоку среды относительно фильтра тонкой очистки, ограничивает объемный расход жидкой или газовой среды через фильтр тонкой очистки до установления заданного значения. Фильтр грубой очистки снабжен байпасным клапаном. Одна часть объемного потока фильтруемой среды подается непосредственно через фильтр грубой очистки, тогда как другая часть объемного потока подается через клапан регулирования расхода, а затем через фильтр тонкой очистки. Объемные потоки, отфильтрованные в фильтрах грубой и тонкой очистки, впоследствии соединяются друг с другом в выходном участке канала. Регулирование расхода объемного потока до достижения заданного значения защищает фильтр тонкой очистки от скачков давления в среде. Если фильтр грубой очистки характеризуется высоким уровнем загрязнения и если из-за этого он становится непроницаемым для фильтруемой среды, или если среда, которую необходимо фильтровать, обладает высоким уровнем вязкости, например холодное гидравлическое масло, так что она не может пройти через фильтр грубой очистки и фильтр тонкой очистки, нефильтрованный объемный поток подается через байпасный клапан. Таким образом исключается создание любого ограничения или прерывания циркуляции объемного потока фильтруемой среды.

В DE 19644647 А1 описан фильтр для текучей среды, имеющий, по существу, форму горшка, в котором вставка фильтра установлена таким образом, что она состоит из фильтрующего элемента, сложенного в зигзагообразной форме, и торцевых дисков. Корпус фильтра имеет крепежный фланец и крышку, которая прикреплена с помощью винта или штыкового соединения к крепежному фланцу. В корпусе установлена единственная сменная вставка фильтра.

Краткое изложение сущности изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в изготовлении подходящего фильтровального устройства и способа фильтрования текучей среды, особенно моторных и гидравлических масел, что полностью позволяет использовать емкость резервуара фильтра, вставленного в фильтровальное устройство для удержания воды, частиц и нежелательных загрязняющих веществ, что весьма продлевает срок службы фильтра.

Эта задача решается посредством фильтровального устройства, состоящего из, по меньшей мере, двух частей и имеющего канал, встроенный в фильтр, снабженный регулирующим клапаном, управляемым давлением среды, при этом канал обходит по меньшей мере одну часть фильтра.

В другом варианте осуществления изобретения фильтр состоит из двух или более кольцеобразных фильтрующих элементов, установленных концентрично таким образом, что один размещается в другом, или два или более каскадных фильтрующих элементов установлены примыкающими друг к другу, вследствие чего канал в любом случае выполнен между двумя примыкающими фильтрующими элементами.

В еще одном варианте осуществления изобретения фильтр установлен концентрично вокруг центральной трубы фильтровального устройства и состоит, по меньшей мере, из одного внутреннего и, по меньшей мере, одного наружного фильтрующего элементов. Канал в этом случае проходит в виде спирали по меньшей мере вокруг внутреннего фильтрующего элемента. Канал имеет диаметр в диапазоне предпочтительно от 0,1 мм или более до 10 мм и содержит отверстия, распределенные поперек его периферийной области. Предпочтительно канал состоит из того же материала, что и фильтр. Канал также может быть выполнен как из пластмассовой, так и из металлической трубки. Более того, канал может быть выполнен из трубки, изготовленной из древесной массы, целлюлозы или волокнистого материала. В другом варианте осуществления канал выполнен внутри фильтра между двумя фильтрующими элементами. Это осуществляется путем наматывания проволочной спирали вокруг меньшего кольцеобразного фильтрующего элемента в процессе изготовления, за счет скольжения по нему примыкающего большего кольцеобразного фильтрующего элемента и его прижатия с заданным давлением к меньшему фильтрующему элементу так, чтобы контуры проволочной спирали были вдавлены в фильтрующие элементы. Затем два фильтрующих элемента разъединяются, проволочная спираль удаляется и, последнее, все фильтрующие элементы соединяются, формируя полный фильтр.

В усовершенствованном варианте фильтровального устройства в канале установлен один или несколько регулирующих клапанов, управляемых давлением среды. Соответственно, подходящим образом устанавливается сито, расположенное выше по потоку относительно одного, нескольких или всех регулирующих клапанов. Сито работает как экран и пропускает только частицы и загрязняющие вещества, имеющие размер меньший, чем размер ячейки сита или сит.

В рамках объема настоящего изобретения также обеспечивается способ фильтрования текучей среды, в котором текучую среду в фильтровальном устройстве подают через фильтр, состоящий, по меньшей мере, из двух частей, к выпуску фильтра. Из-за постепенного засорения фильтра частицами и загрязняющими веществами давление текучей среды повышается до значений, при которых открывается байпасный клапан в канале, который выполнен в фильтре и является частично байпасным для одной части фильтра, а текучую среду подают через канал в часть фильтра, которая остается еще проницаемой, и через нее - к выпуску фильтра.

В варианте осуществления способа фильтруемую текучую среду подают через наружный фильтрующий элемент фильтра в направлении одного или нескольких внутренних фильтрующих элементов, а после прохождения через них текучая среда проходит через самый дальний внутренний элемент, а также через трубу, имеющую отверстия, проходящие в выпуск фильтра до тех пор, пока наружный фильтрующий элемент не станет непроницаемым из-за засорения частицами и загрязняющими веществами.

В усовершенствованном способе частицы, загрязняющие вещества и вода отфильтровываются от текучей среды из группы гидравлических, моторных, трансмиссионных и трансформаторных масел, нефтяных и синтетических масел или их смесей, минеральных масел, масел, являющихся синтетическими частично или полностью, масел, являющихся биологическими частично или полностью, и смесей различных масел, жидкостей, которые, возможно, содержат добавки, такие как смазочные материалы, ингибиторы коррозии, смачивающие вещества и аналогичные добавки, и, кроме того, частицы и загрязняющие вещества отфильтровываются от таких жидкостей, как вода, органические жидкости, кислоты, щелочные растворы, сточные воды.

Изобретение достигает преимуществ, связанных с тем фактом, что в нем широко используется пропускная способность фильтра для частиц и загрязняющих веществ, включая, в частности, способность фильтра к поглощению воды, что приводит к созданию фильтровального устройства, согласно изобретению, имеющего срок службы фильтра, который, по меньшей мере, более чем в один раз, а предпочтительно - в 2-3 раза, или, максимум, в 10 раз длиннее по сравнению с комплектами фильтров, содержащими идентичные крупные фильтры для моторных масел. Соответственно, срок службы масла также больше во столько или более раз, как и срок службы фильтра. Это позволяет двигателям, гидравлическим системам и другим механизмам, смазываемым маслами, функционировать дольше без смены фильтра и масла. Таким образом, достигают максимального снижения себестоимости, поскольку отсутствует необходимость в частой смене как фильтра, так и масла, что, в свою очередь, позволяет удлинить их срок службы.

Краткое описание чертежей

Изобретение более подробно поясняется с помощью вариантов осуществления, изображенных на чертежах.

На фиг.1 показан вид в разрезе пути прохождения текучей среды, фильтруемой посредством фильтровального устройства согласно первому или второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.2 показан вид в разрезе фильтровального устройства согласно первому варианту осуществления изобретения.

На фиг.3 показан вид в разрезе фильтровального устройства согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.4 изображен частичный вид участка по линии А-А на фиг.2 регулирующего клапана фильтровального устройства.

На фиг.5 изображен вид в плане фильтровального устройства с кольцеобразными фильтрующими элементами.

На фиг.6 изображен вид сбоку фильтровального устройства с каскадными фильтрующими элементами.

На фиг.7 показан канал с несколькими регулирующими клапанами и несколькими ситами.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

Фильтровальное устройство 10, показанное схематически на разрезе, представленном на фиг.1, установлено в закрытой циркуляционной системе, которая включает моторное масло, гидравлическое масло и другое масло или другую текучую среду, например масло или текучую среду для экскаватора. Фильтровальное устройство 10 включает впуск 2, выпуск 3 и промежуточный фильтр 4, состоящий из наружного фильтрующего элемента 7 и внутреннего фильтрующего элемента 8. Фильтрующие элементы 7, 8 выполнены в форме кольца и установлены концентрично вокруг центральной трубы 18 фильтровального устройства 10. Промежуточный фильтр 4 разделен на две части, каждая из которых имеет ссылочную позицию 4 для лучшего понимания функции фильтровального устройства 10, как описано далее. Следует отметить, что одна часть установлена слева от трубы 18, а другая часть фильтра 4 - справа от трубы 18. Канал 16, в котором сито 11 расположено выше по потоку текучей среды относительно регулирующего клапана 9, управляемого давлением текучей среды, обходит одну часть фильтра 4, а именно наружный фильтрующий элемент 7, и проходит между наружным и внутренним фильтрующими элементами. Внутренний фильтрующий элемент 8 соединен с центральной трубой 18, которая соединена с выпуском 3 фильтра. В обходном пути 6, который расположен выше по потоку текучей среды относительно центральной трубы 18, установлен байпасный клапан 5, управляемый давлением среды. Поток масла, проходящего через впуск 2 фильтра, разделяется на два объемных потока и проходит в направлении стрелок (а) через наружный фильтрующий элемент 7 и внутренний фильтрующий элемент 8 к выпуску 3 фильтра. На этой первой стадии фильтрования клапаны 5 и 9 закрыты. С течением времени наружный фильтрующий элемент 7 фильтра 4 постепенно засоряется крупными частицами и загрязняющими веществами, присутствующими в масле, вследствие чего никакая вода, содержащаяся в масле, не может больше поглощаться фильтром, и, кроме того, давление масла повышается. Непосредственно перед тем, как наружный фильтрующий элемент 7 полностью засоряется, повышение давления масла становится достаточным для открытия регулирующего клапана 9 в канале 16. Затем масло проходит в направлении стрелок (b) через регулирующий клапан 9, канал 16, внутренний фильтрующий элемент 8 к выпуску 3 фильтра. На этом этапе внутренний фильтрующий элемент 8 только частично засоряется мелкими частицами и загрязняющими веществами, если вообще засоряется. Из-за малых размеров канала 16 скорость объемного потока через канал 16 и внутренний фильтрующий элемент 8 достаточно низкая, так что давление масла быстро возрастает до значения, при котором байпасный клапан 5 в обходном пути 6 открывается, а больший объемный поток проходит из впуска 2 фильтра через центральную трубу 18 к выпуску 3 фильтра в неотфильтрованном состоянии.

Без обхода наружных фильтрующих элементов 7 через регулирующий клапан 9 и канал 16 фильтр 4 не может длительно фильтровать входящее масло в конце первой стадии процесса фильтрования, поскольку засоренный наружный фильтрующий элемент 7 может блокировать любое дальнейшее прохождение масла через него.

Затем может возникнуть необходимость в замене фильтра 4, хотя внутренний фильтрующий элемент 8 может быть еще не засоренным.

Когда регулирующий клапан 9 открывается, наступает вторая стадия процесса фильтрования. Во второй стадии внутренний фильтрующий элемент 8 набухает из-за поглощения воды и прижимает наружный фильтрующий элемент 7 к корпусу фильтровального устройства 10, которое выдавливает крупные частицы и загрязняющие вещества из наружного фильтрующего элемента 7, обеспечивая поглощение воды снова и восстанавливая его проницаемость для фильтруемого масла, вследствие чего частицы отфильтровываются, что обеспечивает удлинение срока службы фильтра. Вторая стадия продолжается до тех пор, пока внутренний фильтрующий элемент 8 не засоряется частицами и загрязняющими веществами.

Как только это происходит, рекомендуется заменить засоренный фильтр 4 новым фильтром. На фиг.2 показан вид в разрезе первого варианта осуществления фильтровального устройства 10, которое, например, соединено с гидравлической циркуляционной системой экскаватора, масляной системой двигателя или системой смазки механизма. Корпус 1 в форме горшка фильтровального устройства 10 содержит расположенные на одном конце один или два впуска 2 и один выпуск 3. Если существуют два впуска 2, они установлены симметрично относительно центральной оси фильтровального устройства 10. Выпуск 3 размещен в середине. На противоположном конце крышка 26 корпуса, закрывающая корпус 1 устройства, соединена с помощью фланцевого соединения 27 и болтов 28 с другой частью корпуса фильтра. Фильтр 4 заменяют путем отвинчивания болтов 28 фланцевого соединения 27 и подъема крышки 26 корпуса таким образом, чтобы фильтр стал доступным. После удаления опорной плиты 20 путем отвинчивания цилиндрической части 23 фильтр 4 можно снять с центральной трубы 18 и заменить новым фильтром. Центральная труба 18 на поверхности оболочки содержит отверстия 19, а выпуск 3 является единой частью центральной трубы 18. Центральная труба 18 на своем конце напротив выпуска 3 имеет внутреннюю резьбу 25, в которую ввинчивается внешняя резьба 24 цилиндрической части 23. Цилиндрическая часть 23 содержит байпасный клапан 5, который действует как байпасный клапан для объемного потока фильтруемой текучей среды, если фильтр 4 непроницаем для текучей среды из-за частиц загрязняющих веществ и воды.

Фильтр 4 имеет разъемную конструкцию и состоит из одного наружного и одного внутреннего кольцеобразных фильтрующих элементов, соответственно 7 и 8. Эти два фильтрующих элемента установлены концентрично вокруг центральной трубы 18. Фильтр 4 с помощью шайбы 31 устойчиво закреплен на конце выпускной стороны, а опорная плита 20 - на конце, противоположном выпуску 3, в корпусе фильтра 1. В опорной плите 20 выполнено впускное отверстие 21, проходящее в кольцевой канал 14, расположенный между фильтрующими элементами 7 и 8. В кольцевом канале 14 канал 16 имеет спиральную конфигурацию и проходит вокруг внутреннего фильтрующего элемента 8. Диаметр канала 16 больше или равен 0,1 мм, а по существу находится в диапазоне 0,1-10 мм. Канал 16, содержащий регулирующий клапан 9, управляемый давлением среды (фиг.4), встроен в фильтр 4. Отверстия 17 распределены по периферийной поверхности канала 16.

Как видно из фиг.4, регулирующий клапан 9 состоит из пружины 32 сжатия и шарика 33, который удерживает выпускное отверстие 34 закрытым до достижения установленного давления фильтруемой текучей среды. Как только давление текучей среды поднимается выше заданного значения, шарик 33 клапана открывает выпускное отверстие 34 против действия давления пружины сжатия, вследствие чего текучая среда может проходить в канал 16. Регулирующий клапан 9, управляемый внешним давлением среды, имеет сито 11, расположенное выше по потоку среды, которое выполнено в виде тонкого фильтра и позволяет попадать в канал 16 только частицам с размером меньшим, чем размер ячейки сита.

Канал 16 в основном выполнен из металлической и пластмассовой трубки материала. Канал также может быть выполнен из древесной массы, целлюлозы или волокнистого материала. Является предпочтительным, чтобы канал 16 был выполнен из того же материала, что и фильтр 4. Канал 16, с точки зрения пути прохождения текучей среды, обходит часть фильтра 4, а именно наружный фильтрующий элемент 7.

Обходной путь 6, проходящий от впуска 2 через байпасный клапан 5 до центральной трубы 18, полностью обходит фильтр 4. Байпасный клапан 5 является клапаном шарико-пружинного типа, где пружина 29 смещает шарик 30, блокируя путь 6.

Каждый впуск 2 устройства имеет наружную резьбу 12, кроме того, выпуск 3 устройства, выполненный в середине корпуса 1, имеет наружную резьбу 13. Фильтровальное устройство 10 привинчивают к основной конструкции масляного/водного теплообменника или к соответствующим каналам масляной или гидравлической циркуляционной системы посредством внешней резьбы 12 и 13.

На фиг.3 показан разрез по второму варианту осуществления фильтровального устройства 10, в котором элементы, одинаковые с элементами из варианта осуществления на фиг.2, обозначены теми же ссылочными позициями и повторно не описаны. Основное различие между вторым и первым вариантами осуществления на фиг.2 состоит в том, что выполнен только один впуск 2 и канал 16 выполнен внутри фильтра 4 между наружным и внутренним фильтрующими элементами, соответственно 7 и 8. Это означает, что для канала 16 трубка не предусмотрена, а вместо этого спиралевидный канал выполнен в фильтрующем материале. Как уже было описано выше, этого можно достичь, например, путем наматывания обмоточной проволоки по спиральной траектории вокруг кольцеобразного фильтрующего элемента 8 с последующим скольжением наружного кольцеобразного фильтрующего элемента 7 по внутреннему кольцеобразному фильтрующему элементу 8 и прижатия первого к последнему. Таким образом, контуры проволоки вдавливаются в фильтрующий материал. Затем два фильтрующих элемента разъединяются, проволочная спираль удаляется, а фильтрующие элементы 7 и 8 снова соединяются. Когда канал 16 выполняется подобным образом, цилиндрическая конфигурация 35 сита/клапана, показанная схематически в виде фрагмента на фиг.4, впоследствии вставляется в канал 16 путем прессовой посадки или приклеивания. Что касается пружин 32, 29 сжатия клапанов 9 и 5, следует отметить, что жесткости пружин или характеристические кривые пружин незначительно отличаются друг от друга, при этом пружины выполнены таким образом, что жесткость пружины 32 сжатия незначительно меньше жесткости пружины 29. Пружины сжатия также можно выполнить таким образом, чтобы жесткости этих двух пружин были бы приблизительно равными.

Фильтруемые текучие среды могут быть гидравлическими, моторными, трансмиссионными или трансформаторными маслами, а также нефтяными или синтетическими маслами или их смесями, маслами, частично или полностью являющимися синтетическими, минеральными маслами, маслами, частично или полностью являющимися биологическими, и различными смесями масел, текучих сред, которые, если необходимо, смешаны с добавками, например смазочными материалами, ингибиторами коррозии, смачивающими веществами и аналогичными веществами. В равной степени можно фильтровать такие жидкости, как вода, органические жидкости, кислоты, щелочные растворы и сточные воды.

Поскольку фильтруемые масла обычно всегда содержат воду, описание изобретения в каждом случае относится к фильтруемым текучим средам, под которыми подразумеваются или описываются масла.

На первой стадии фильтрации фильтруемая текучая среда подается через наружный кольцеобразный фильтрующий элемент 7 фильтра 4 в направлении внутреннего кольцеобразного фильтрующего элемента 8. При этом текучая среда проходит через наружный фильтрующий элемент 7, канал 14 и поступает во внутренний фильтрующий элемент 8. Затем текучая среда проходит через отверстия 19 в центральную трубу 18 и выходит из фильтровального устройства 10 через выпуск 3 устройства. Во время первой стадии клапаны 5 и 9 закрыты. Поскольку текучая среда проходит через фильтр 4, крупные частицы и загрязняющие вещества отфильтровываются первыми и наружный фильтрующий элемент 7 постепенно становится засоренным и непроницаемым для текучей среды. Постепенное засорение наружного фильтрующего элемента 7 вызывает повышение давления до значения, при котором байпасный клапан 9 открывается и обеспечивает проход в канал 16, установленный в фильтре 4. Относительно малый объемный поток текучей среды, попадающий в канал 16, проходит через отверстия 17 канала 16 и проходит через внутренний фильтрующий элемент 8, попадая в центральную трубу 18, известную как труба с мембранным распределителем. Во втором варианте осуществления фильтровального устройства 10, в котором канал 16 сформирован непосредственно из фильтрующего материала, текучая среда проходит непосредственно и прямо через наружный фильтрующий элемент 7 во внутренний фильтрующий элемент 8, пока наружный фильтрующий элемент 7 не засорится. Затем канал 16 открывается, и небольшой объемный поток начинает проходить через канал 16 и внутренний фильтрующий элемент 8 к трубе 18.

После засорения наружного фильтрующего элемента 7 частицами и загрязняющими веществами, байпасный клапан 5, управляемый давлением среды, открывается в то же самое время или вскоре после открытия регулирующего клапана 9, вследствие чего текучая среда может проходить в неотфильтрованном состоянии через впуск(и) 2 устройства, обходной путь 6, байпасный клапан 5 и центральную трубу 18 к выпуску 3 устройства в виде более широкого объемного потока, чем через канал 16. Частицы и загрязняющие вещества, отфильтрованные от текучей среды, обычно имеют диаметр 10-50 мкм.

Можно также разработать другой вариант осуществления фильтра 36, показанного на фиг.5, посредством включения нескольких частей, т.е. включающего три или более кольцеобразных 37, 38,...,41 фильтрующих элементов, которые концентрично окружают центральную трубу 18. В каждом из каналов между двумя примыкающими фильтрующими элементами выполнены каналы 16 с регулирующими клапанами 9, которые открываются одновременно или сразу друг за другом, как только засоряется самый наружный фильтрующий элемент 41, и соответствующее давление в фильтруемой текучей среде повышается до уровня выше установленного значения. На фиг.5 показан схематический вид сверху каждого фильтра 36.

Фильтр 36 включает несколько кольцеобразных 37, 38, 39, ,41 фильтрующих элементов, установленных концентрично друг в друге и окружающих трубу 18. Между двумя примыкающими фильтрующими элементами 37, 38; 38, 39; 39, 40 и 40, 41 выполнена труба 16, в которой установлен один или несколько регулирующих клапанов 9, управляемых давлением среды (не показаны).

Пружины сжатия выполнены таким образом, чтобы жесткость соответствующей пружины была равной или отличающейся от жесткостей других пружин. Регулирующий клапан 9, установленный в начале канала 16, имеет сито 11, размещенное подходящим образом выше него относительно потока среды. Если в канале 16 установлено несколько регулирующих клапанов, несколько из этих регулирующих клапанов или каждый из них имеет сито, размещенное подходящим образом выше него относительно потока среды. Сита 11 включают идентичные или различные ячейки сита. Как только самый наружный фильтрующий элемент 41 засоряется частицами и/или загрязняющими веществами, содержащимися в фильтруемой текучей среде, один, несколько или все регулирующие клапаны в каналах 16 открываются одновременно или один за другим, вследствие чего текучая среда может проходить через внутренние 40, 39, 38, 37 фильтрующие элементы к трубе 18. Последовательность операций соответствует последовательности операций, описанной при использовании фильтровальных устройств согласно фиг.2 и 3 для фильтра 4 из двух частей.

На фиг.6 показан вид сбоку фильтра 42, который состоит из каскадных 43, 44, 45,...,47 фильтрующих элементов, установленных примыкающими друг к другу, при этом между каждыми двумя примыкающими фильтрующими элементами 43, 44; 44, 45; 45, 46 и 46, 47 расположен один канал 16. Предпочтительно, чтобы один или несколько регулирующих клапанов 9, управляемых давлением среды, были установлены так, чтобы соответствовать регулирующим клапанам 9, показанным на фиг.4, расположенным в каждом канале 16. Предпочтительно, чтобы в начале каждого отдельного канала 16 было размещено сито 11, расположенное выше регулирующего клапана 9 относительно потока среды. В основном, сита 11 в канале 16 подходящим образом расположены выше нескольких или каждого регулирующего клапана относительно потока среды. Если самый наружный фильтрующий элемент 47 засоряется частицами и/или загрязняющими веществами, один, несколько или все регулирующие клапаны 9 в каналах 16 открываются одновременно или один за другим, вследствие чего текучая среда может проходить через внутренние 46, 45, 44, 43 фильтрующие элементы к трубе 18. Последовательность операций является той же самой, что и последовательность операций, описанная при использовании фильтровальных устройств согласно фиг.2 и 3 для фильтра 4 из двух частей.

На фиг.7 показан один разрез канала 16, в котором сито 11 в каждом случае расположено выше каждого из трех регулирующих клапанов 9 относительно потока среды. Сито 11 также может быть расположено выше только одного или двух регулирующих клапанов относительно потока среды.

Таким образом, становится ясным, что в соответствии с изобретением обеспечивается способ, который полностью соответствует вышеизложенным задачам и преимуществам изобретения. Поскольку изобретение было описано в соответствии с его конкретными вариантами осуществления, является очевидным, что многие альтернативные варианты, модификации и изменения будут ясными для специалистов в данной области техники в свете вышеприведенного описания. Следовательно, считается, что оно охватывает все такие альтернативные варианты, модификации и изменения, которые находятся в пределах сущности и широкого объема прилагаемой формулы изобретения.

Спецификация деталей

1 - Корпус устройства

2 - Впуск устройства

3 - Выпуск устройства

4 - Фильтр

5 - Байпасный клапан

6 - Обходной путь

7 - Наружный фильтрующий элемент

8 - Внутренний фильтрующий элемент

9 - Регулирующий клапан

10 - Фильтровальное устройство

11 - Сито

12 - Наружная резьба впуска 2

13 - Наружная резьба выпуска 3

14 - Канал

16 - Спиральный канал

17 - Отверстия в канале 16

18 - Труба (труба с мембранным разделителем)

19 - Отверстия в трубе 18

20 - Опорная плита

21 - Впускное отверстие

23 - Цилиндрическая часть

24 - Наружная резьба цилиндрической части 23

25 - Внутренняя резьба трубы 18

26 - Крышка корпуса

27 - Фланцевое соединение

28 - Болты

29 - Пружина сжатия

30 - Шарик

31 - Шайба

32 - Пружина сжатия

33 - Шарик

34 - Выпускное отверстие

35 - Цилиндрическая конфигурация сита/клапана

36 - Фильтр

37, 38, 39, ,41 - Кольцеобразные фильтрующие элементы

42 - Фильтр

43, 44, 45, ,47 - Каскадные фильтрующие элементы.