(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未濾過液用の流体接続部（１６）と濾過液用の流体接続部（１８）を具備するフィルタハウジング（１４）内に収容されて、未濾過液の濾過のため又は粒子不純物（７２）を除去する逆洗のため両方向に貫流可能であるフィルタエレメント（１２）と、逆洗されるフィルタエレメント（１２）における粒子不純物（７２）の除去を改善するために吸入作用を形成できるように、前記未濾過液用の流体接続部（１６）と前記フィルタエレメント（１２）の流入側（３８）との間の流路を少なくとも部分的に狭めることが可能又は遮断可能である、移動可能な遮断部材（４０）を有する圧力制御装置（３６）とを有するフィルタ装置（１０）であって、
フィルタ装置（１０）が単一フィルタエレメント式として構成されていること、及びこの単一のフィルタエレメント（１２）が設定可能な交替において濾過のために使用可能であり、又は圧力制御装置（３６）の使用下で逆洗可能であり、
前記未濾過液用の流体接続部（１６）と前記濾過液用の流体接続部（１８）は、前記フィルタハウジング（１４）の頭部（２０）に配置されて、前記フィルタエレメント（１２）を介して互いに接続されていること、及び前記未濾過液用の流体接続部（１６）と前記フィルタエレメント（１２）の流入側（３８）との間の第１流路（２４）は前記圧力制御装置（３６）の移動可能な遮断部材（４０）により少なくとも部分的に狭めることが可能又は遮断可能であり、前記第１流路（２４）は前記頭部（２０）において転向部（２６）で所定の角度に延びている、フィルタ装置（１０）において、
前記遮断部材（４０）は前記転向部（２６）で解除する開放位置（ＯＳ）から出て前記未濾過液用の流体接続部（１６）と前記濾過液用の流体接続部（１８）を互いに分離するガイド（４６）に接した状態で遮断位置に向かって動くことができることを特徴とするフィルタ装置（１０）。
【請求項２】
部分的に狭められた位置で遮断部材（４０）はその弁座（４２）と共にノズルを形成し、このノズルによって未濾過液の流体流がフィルタエレメント（１２）の内部（４４）に向かって加速可能であることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記第１流路（２４）は頭部（２０）において転向部（２６）で直角に延びていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
フィルタエレメント（１２）はフィルタハウジング（１４）の内部で流体を通す２個の保持部（５２、５４）の間に延びてこれらの保持部（５２、５４）に移行しており、これらの保持部のうち一方の保持部は第１流路（２４）に接続され、他方の保持部は逆洗管路（５６）の形式の第２流路（５６）に接続されており、第２流路（５６）はフィルタハウジング（１４）から進出して逆洗バルブ（５８）、特に２／２方バルブによって制御可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
第３流路（６２）は、圧力制御装置（３６）と逆洗バルブ（５８）との間で直線的に、特にフィルタエレメント（１２）の長手方向軸線（ＬＡ）に沿って延びていることを特徴とする、請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
フィルタエレメント（１２）の内部（４４）と逆洗管路（５６）を組み合わせた容積は、圧力制御装置（３６）の遮断部材（４０）が遮断位置に移動することによって逆洗を引き起こすための圧力衝撃がフィルタエレメント（１２）に発生可能であるような大きさに設計されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
フィルタエレメント（１２）は円錐形で構成されており、フィルタハウジング（１４）の滴形に形成された受容部（２２）内に収容されて、フィルタエレメント（１２）の先端が細くなるに連れて受容部（２２）内に形成されてフィルタエレメント（１２）を包囲する濾過室（３２）が拡大するようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
逆洗中に円錐形フィルタエレメント（１２）の内部で逆洗バルブ（５８）に向かって等速性流体移動（７４）が生じることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
圧力制御装置（３６）は、駆動装置（４８）を有していること、及び／又は圧力制御装置（３６）の遮断部材（４０）はプレート状又は皿状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
前記フィルタ装置の前記濾過液用の流体接続部（１８）にタンク（Ｔ）が接続されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ装置を有する油圧システム。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルタ装置のフィルタエレメント（１２）を逆洗するための方法において、
ａ）逆洗バルブ（５８）を開いてフィルタエレメント（１２）の内部から逆洗管路（５６）への流通接続を解除するステップと、
ｂ）未濾過液をフィルタエレメント（１２）を通して逆洗管路（５６）に流すステップと、
ｃ）圧力制御装置（３６）の遮断部材（４０）を遮断位置に移動させ、それにより流体流の流動連行を生じさせて、濾過液（７０）を外部の濾過室（３２）からフィルタエレメント（１２）を通して内部に吸入する吸入作用を生じさせるステップと、
ｄ）遮断部材（４０）を開放位置（ＯＳ）に移動させてフィルタエレメント（１２）の内部を未濾過液で洗浄するステップと、
ｅ）逆洗バルブ（５８）を閉じるステップとを有し、
前記遮断部材（４０）は遮断位置に最大２秒留まる、方法。
【請求項１２】
前記遮断部材（４０）は遮断位置に最大１秒留まることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未濾過液と濾過液用の流体接続部を具備するフィルタハウジング内に収容されて、未濾過液の濾過のため又は粒子不純物を除去する逆洗のため両方向に貫流可能であるフィルタエレメントと、逆洗されるフィルタエレメントにおける粒子不純物の除去を改善するために吸入作用を生じさせる圧力制御装置とを有するフィルタ装置に関する。本発明はさらに油圧システム、及びそのようなフィルタ装置のフィルタエレメントを逆洗するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなフィルタ装置は、先行技術において、ある特許文献により公知である（例えば、特許文献１参照。）。このフィルタ装置では部分円上に複数のフィルタエレメントが互いにずらして配置されており、これらのフィルタエレメントのそれぞれ１個を逆洗するための装置が設けられており、その間に装置を相応に貫流する流体は他のフィルタエレメントで引き続き濾過できる。逆洗のために圧力制御装置が単一フィルタエレメントの上に動かされ、同時に逆洗アームがフィルタエレメントの下に動かされる。フィルタエレメント入口を圧力制御装置のプレートバルブによって閉じることにより、フィルタエレメントを通る濾過液の逆流が形成され、その結果フィルタエレメントに堆積した不純物が逆洗されて、逆洗アームにより装置から洗い流されることができる。上述した運転のための大型装置の内部で大量の流体を動かさなければならないにもかかわらず、フィルタエレメントの濾過液側には常に逆洗を引き起こすのに十分高い圧力が提供される。この逆洗効果は、プレートバルブの形式の圧力制御装置の遮断部材によってフィルタエレメント入口を急激に遮断できることによって追加的に強化され、その結果一種の圧力衝撃が生じてその都度逆洗されるフィルタエレメントの洗浄作用が改善される。
【０００３】
実用において、そのような逆洗可能なフィルタ装置を大型油圧設備、例えば船舶伝動装置又は油圧プレスに組み込むだけでなく、比較的小型の機械や機械設備、例えば工作機械の分野でも使用したいという希望がしばしば生じている。このためには大幅にコンパクトな構造が必要とされるが、使用するフィルタエレメントの有効面積は大幅に削減できない。なぜなら、そうすると濾過される流体の粒子不純物が急速に閉塞を招き、早期に古いフィルタエレメントを新しいフィルタエレメントと交換する必要に迫られて、フィルタ装置の性能が損なわれる結果につながるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０６２６４４Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
それゆえ、本発明の課題は、コンパクトに構成でき、そのうえ洗浄されるフィルタエレメントに対する改善された逆洗を可能にする改善されたフィルタ装置及び油圧システムを提示することである。さらにそのようなフィルタ装置のフィルタエレメントを逆洗するための効率的な方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題のフィルタ装置に関する部分は、請求項１の特徴を有するフィルタ装置によって解決される。フィルタ装置の有利な実施形態が請求項２から１０に記載されている。上記の課題の油圧システムに関する部分は、請求項１１の特徴を有する油圧システムによって解決される。上記の課題の方法に関する部分は、そのようなフィルタ装置のフィルタエレメントを請求項１２によるステップで逆洗するための方法によって解決される。方法の有利な拡張が請求項１３によって提示される。
【０００７】
請求項１の教示により、フィルタ装置が単一フィルタエレメント式として構成されていること、及びこの単一のフィルタエレメントが設定可能な交替において濾過のために使用可能であり、又は圧力制御装置の使用下で逆洗可能であることを特徴とするフィルタ装置が実現される。
【０００８】
これにより本発明によるフィルタ装置はエレメントハウジングの内部に単一のフィルタエレメントしか有しておらず、それだけでも非常に省スペース型の構造に設計可能である。それゆえ、この逆洗可能なフィルタ装置、特に工作機械の分野、例えば旋盤、ボール盤又はフライス盤に省スペースに取り付け若しくは組み入れることが可能である。特に工作物の切削加工は、通常潤滑液、冷却液及び油圧液の多量の粒子状不純物をもたらす。これらの不純物はその都度フィルタ装置によって確実に、また廉価に除去でき、使用されるフィルタエレメントは時間又は必要性に応じて制御されて逆洗されるので特に長い可使期間を有する。分離率は定評のある堅牢なフィルタエレメント技術を用いるために非常に高い。さらに未濾過液用の流体接続部に特別高い流体圧力は必要ないが、それにもかかわらず流体を確実に濾過し、逆洗を作動させることができる。
【０００９】
上述した公知の解決とは反対に、単一フィルタエレメント式では最大可能な流体導入量が顕著に減少する。なぜなら単一のフィルタエレメントの外側と単一のフィルタハウジングの内壁との間には不可避的に少量の流体しか受容できないからであり、そのためにフィルタハウジングはフィルタエレメントを設定可能な壁間隔で包囲している。通例はフィルタエレメントで比較的粘度の高い流体、例えば油圧油を浄化しなければならないので、その限りで圧力制御装置によって相応に制御して追加吸入されなければならない導入量が少ないと逆洗時に流体を加速するのに有利である。そうすることによって、逆洗時に自然抵抗を形成する流体の粘度が比較的高いにもかかわらず、少なく保たれた導入量は逆洗時に吸入作用に基づいて高い逆流速度を受けることになる。この逆流速度はパルス状であり、そのためフィルタエレメントの未濾過液室の側でフィルタエレメント面から粒子状不純物を高い効率で除去することを可能にする。先行技術においてこれに相当するものは存在しない。
【００１０】
紹介した公知の解決では、多数のフィルタエレメントを使用するためにフィルタハウジング内に貯蔵された全流体導入量が多いので、その粘度に起因して非常に高い流動抵抗が形成される。この流動抵抗は逆洗時に、圧力制御装置によって形成される吸入作用がおよそ開始できる前に克服されなければならず、流体成分又は油成分が互いに付着することにより逆洗時に所望される流量も著しく減少し、その結果より頻繁でより長く続く逆洗サイクルが必要となるが、これはまさに本発明による解決で回避される。この理由から全効率の点で見れば本発明による単一エレメント形式によっては濾過運転と逆洗運転が同時ではなく、相前後して行われねばならないことは重要な意味を持たない。
【００１１】
しかしながら、複数の単一フィルタエレメント式を具体的に相互接続することによってこれらを互いに省スペースに組み合わせることができ、そのようにして一部の単一フィルタエレメントで連続的濾過運転を確保でき、その間に他の単一フィルタエレメントは追加的に逆洗される。逆洗時の吸入作用は著しく改善されるが、それは使用されるすべての単一フィルタエレメントに対する全流体導入量は増加するにもかかわらずこれらの単一フィルタエレメントは「スモールパッケージ」に分割されているからである。流体は大きい洗浄作用で比較的抵抗がなく、したがって速やかにそれぞれのフィルタエレメントの粒子不純物の排出側に送ることができる。単一フィルタエレメント式は極めて種々の設置場所で互いに空間的に分離されながらも互いに流通するように接続配置できるので、上記の特許文献１に示されているような複数のフィルタエレメントを有する個別装置の全出力を単一エレメント形式によって省スペースで簡単に同じく実現できる。これは濾過技術の分野における標準的な当業者にとって驚くべきである。
【００１２】
濾過液と濾過液用の流体接続部がフィルタハウジングの頭部に配置されて、フィルタエレメントを介して互いに接続されていることが特別有利である。未濾過液接続部とフィルタエレメントの流入側との間の第１流路は、圧力制御装置の移動可能な遮断部材によって少なくとも部分的に遮断可能である。これらの特徴は、フィルタ装置のコンパクトな構造を実現することを許す。遮断部材によって第１流路を複数の段階で遮断することにより、逆洗操作の個々の段階で異なる効果を達成することが可能である。圧力制御装置の遮断部材がその開いた位置から閉鎖位置に移動を開始すると、遮断部材は最初にフィルタエレメントの内部への自由な流入断面積を狭め、それによって遮断部材は付属している弁座でフィルタハウジングに一種のノズル又はチョーク部を形成し、これにより流体流はフィルタエレメントの粒子不純物の排出側に向かって加速される。そうすることによってこのフィルタエレメントの排出側に向かって加速される軸流が生じ、フィルタエレメントの内部に少なくとも一部存在している未濾過液が、内壁側にある粒子不純物をフィルタエレメントの壁から連行する。遮断部材の完全に開いた位置から出て、又は常に弁座に当接する直前に遮断部材が圧力制御装置によって非常に速く、好ましくは急激に閉じられると、フィルタエレメントの排出側に接続された逆洗管路又は放出管路が関与して一種の圧力衝撃が起こり、フィルタハウジングの濾過室内で浄化された流体は加速されて外部からフィルタエレメントの壁を通して内部に進入し、そのようにして万一まだフィルタエレメントの内側に残っている粒子不純物がさらに除去される。
【００１３】
第１流路は頭部において転向部で所定の角度に、好ましくは直角に延びており、遮断部材は転向部で解除する開放位置若しくは流出位置から出て、未濾過液と濾過液の流体接続部を互いに分離するガイドに沿って遮断位置に向かって動くことができる。この場合、ガイドは部分的に、運転可能状態に整えられた装置の内部で垂直に延びる壁の形式で構成されてよい。転向部を直角に形成することは、圧力制御装置を頭部内又は頭部でフィルタエレメントの直上又は頭部に配置できるという利点がある。例えば遮断部材は頭部内で装置の頭部に固定されたアクチュエータにより操作ロッドを介して動かすことができる。さらに遮断部材の各移動位置で応動した壁ガイドにより、未濾過液側で流体流入部を介して比較的高い圧力下で装置内に送られた流体が倍により閉鎖又は開放する遮断部材に当たり、遮断部材の機能若しくは自由な移動が不利に影響されないことが確保され、特に上記の遮断部材の自由な移動の範囲で妨害が生じないことが確保されている。
【００１４】
有利には、フィルタエレメントはフィルタハウジングの内部で流体を通す２個の保持部の間に延びてこれらの保持部に移行しており、これらの保持部のうち一方の保持部は第１流路に接続され、他方の保持部は逆洗管路の形式の第２流路に接続されており、第２流路はフィルタハウジングから進出して逆洗バルブ、特に２／２方バルブによって制御可能である。保持部によりフィルタエレメントはフィルタハウジング内で確実に圧力変動荷重に対しても圧力安定に固定され、濾過液−未濾過液案内のための所定の移行部を有する。第２流路が逆洗バルブによって遮断可能であることによって、濾過運転では浄化される流体はフィルタエレメント内の未濾過液側からフィルタ装置の濾過液側若しくは清浄側に達すること、及び逆洗運転ではフィルタエレメントの内部が逆洗管路と流通接続しており、最終的にこの逆洗管路を通って除去される粒子状不純物はフィルタ装置から排出されることが確保されている。
【００１５】
第３流路は圧力制御装置と逆洗バルブとの間で直線的に、特にフィルタエレメントの長手方向軸線に沿って延びて一種の自由落下線を形成している。第３流路のこのような直線的推移は逆洗の有効性にとって決定的な意味を持っている。なぜなら吸入作用の形成において第３流路とこれに続く第２流路を動く流体の運動エネルギーが重要だからである。この場合、利用できるエネルギーは次式によって決定される。
Ｗ＝ｍ／２ｖ2                                                  （１）
これは流れる流体の質量ｍ及び速度ｖが高ければ高いほど、吸入作用の形成に利用できるエネルギーＷは大きくなり、逆洗結果は良くなる。公知のフィルタ装置では動かされる流体量は第２の比較可能な流路の範囲で、装置の長手方向軸線又は操作軸線を基準に偏心配置されたフィルタエレメントから、これに対して中心配置されたバルブに向かって転向されており、これはエネルギー損失を伴う。本発明による解決では第２流路と第３流路は直線的に延びていることに基づき、流体流の運動エネルギーは減らされることなく吸入作用の形成に利用され、最初に第１のステップにおいて遮断部材が部分的に閉じるとフィルタエレメントの内部にある流体は通常未濾過液の形で軸方向に加速され、そのようにしてフィルタエレメントの内壁に対して平行に延びて粒子不純物をフィルタエレメントから排出側に向かって運び去る。続いて遮断部材が完全に閉じると、フィルタエレメントの内部で濾過液側から未濾過液側への浄化された流体の本来の吸入過程が行われる。そのようにして主として半径方向にフィルタエレメント内に流入する清浄濾過液が、フィルタエレメントの長手方向に対して横断方向に粒子不純物の洗浄を行う。自由落下作用が応動することに基づいてこのような洗浄過程も同様に加速され、利用可能な逆洗量として主としてフィルタハウジング内でその清浄側に存在している流体導入量が用いられる。これは粘度が高い場合でもほとんど抵抗なく洗浄過程のためにフィルタエレメントの外部から内部に進入する。
【００１６】
この関連で、個別フィルタエレメントの内部にある容積と逆洗管路の形式の第２流路の容積を組み合わせた容積が、圧力制御装置の遮断部材が遮断位置に移動することによって、好ましくは遮断部材が急速に閉じた後で、逆洗を引き起こすための圧力衝撃がフィルタエレメントに発生するような大きさに設計されていると特に有利である。このためにフィルタエレメントと第２流路のそれぞれ自由な流体断面積Ａは相応の大きさに設計でき、及び／又はそれらの長さは十分長く設計できる。流れる流体に対して一般に妥当な式
ｍ＝ρＶ＝ρＡｌ＝ρ∫Ａｄｌ                                    （２）
から、フィルタハウジングの内部で逆洗のために動かされる流体の密度ρが一定であると仮定すると、容積Ｖが増すに連れて、つまり流体が貫流する第２流路と第３流路の断面積Ａ及び長さｌに依存して、排出側に送り出される流体の質量ｍは増加する。相応に式（１）に従い逆洗に利用できる制御される流体のエネルギーＷが上昇する。この場合、逆洗に利用できる流体は、最初は先行の濾過プロセスから遮断部材が完全に閉じるまでフィルタ装置の流入側から相応に流れ込んでフィルタエレメントの内部にまだ存在している未濾過液量と、それに続いてフィルタエレメントの外側とフィルタハウジングの内側との間のチャンバ内の濾過液量と、場合によっては既にフィルタ装置の出口側又は清浄側に導出されているがまだ濾過室に向かって再流入できる濾過液の設定可能な再流入量からなる。この再流入は上記の出口側又は清浄側で、好ましくは圧力制御装置と作動的に接続している相応のバルブ制御装置を介して制御できる。
【００１７】
逆洗バルブが開いており、逆洗管路が降水管の方式において管長で、好ましくは垂直に案内されて形成されている限り、単一フィルタエレメントを逆洗する際の吸入作用又は圧力衝撃作用はさらに強まる。これは先行技術における解決において粒子不純物の排出側で逆洗管路及び案内管路に複数の転向箇所があるのと対照的である。本発明による降水管構造に基づいて逆洗時に動かされる流体量は重力によってさらに加速され、それによって洗浄能力が一層高まる。
【００１８】
フィルタエレメントは円錐形、好ましくはスリットスクリーンパイプ（Ｓｐａｌｔｓｉｅｂｒｏｈｒ）の形式で構成されており、フィルタエレメントの先端が細くなるに連れて受容部内に形成されているフィルタエレメントを包囲する濾過室が拡大するように、フィルタハウジングの滴形に形成された受容部内に受容されている。このようにすることによって濾過に対しても逆洗に対しても最適な流動状況が生じる。なぜならそれによってフィルタエレメントの内部の断面積は第２流路に向かって、及びフィルタエレメントの外部では濾過液用の流体接続部に向かって拡大するからである。
【００１９】
逆洗中に円錐形輪郭が応動することによって逆洗バルブが開くと円錐形フィルタエレメントの内部で逆洗管路に向かって等速性流体移動が生じることが有利である。この等速性流体移動によりフィルタエレメントの全長にわたり均等な吸入作用が形成される。それによりフィルタエレメントは特定の領域、例えば端部のみで強く逆洗されるのではなく、その全長にわたって逆洗されるので、フィルタエレメントの内側に堆積した粒子不純物は均等に排出され、若しくは洗い流される。それに続いて単一エレメント形式は再び完全な不純物除去能力をもって濾過に提供される。そのために逆洗バルブが閉じられ、圧力制御装置の遮断バルブが好ましくは最大可能な開放位置まで開かれる。
【００２０】
圧力制御装置は、好ましくは空気圧制御可能な作動シリンダの形式の駆動装置を有しており、圧力制御装置の遮断部材は質量を削減したプレート状又は皿状に形成されている。空気圧制御可能な作動シリンダによって遮断部材は急速に、好ましくはその最大開放位置から完全に遮断する閉鎖位置に移動でき、また急激に逆に移動できる。特にフィルタ装置内に挿入されるフィルタエレメントが堅牢な金属材料からなるいわゆるスリットスクリーンパイプで形成されていると、フィルタエレメントが圧力衝撃によって破損することなくこれに強力な圧力衝撃を加えることができる。さらに応動する遮断部材をプレート状又は皿状に形成することにより、フィルタエレメントの未濾過液入口の領域で流路の大きい断面積を確実に克服できる。しかも未濾過液側で流体が多量の粒子状不純物を粗大粒子の形で含んでいる場合でもそうである。
【００２１】
本発明はさらに、そのようなフィルタ装置を有する油圧システムに関し、フィルタ装置の濾過液用の流体接続部にタンクが接続されている。この場合、タンクは補償装置又はバッファとして作用し、その都度必要な逆洗のために濾過液を連続的に供給することに基づくフィルタ装置後の流体流の変動を補償する。十分な大きさに寸法設計されたタンクにより、流体流動方向で見て後段に配置されてフィルタ装置と共に油圧供給回路の構成要素をなす機械に濾過された流体を連続的に供給することが確保されている。
【００２２】
本発明はさらにそのようなフィルタ装置のフィルタエレメントを逆洗するための方法に関し、この方法は
ａ）逆洗バルブを開いてフィルタエレメントの内部から逆洗管路への流通接続を解除するステップと、
ｂ）未濾過液をフィルタエレメントを通して逆洗管路に流すステップと、
ｃ）圧力制御装置の遮断部材を遮断位置に移動させ、それにより流体流の流動連行を生じさせて、濾過液を外部の濾過室からフィルタエレメントを通して内部に吸入する吸入作用を生じさせるステップと、
ｄ）遮断部材を開放位置に移動させてフィルタエレメントの内部を未濾過液で洗浄するステップと、
ｅ）逆洗バルブを閉じるステップとを有する。
【００２３】
有利な実施形態において、遮断部材は遮断位置に最大２秒、好ましくは最大１秒、さらに好ましくは最大０．５秒留まり、それから後続の濾過プロセスのためにその最大開放位置に戻る。
【００２４】
以下に本発明を図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるフィルタ装置の側面斜視図である。
【図２】図１によるフィルタ装置の断面図である。
【図３】逆洗操作の作用を模式的に示すフィルタエレメントの部分斜視図である。
【図４】逆洗時にフィルタエレメント内に生じる等速性流体移動の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１及び図２に本発明によるフィルタエレメント１２を有するフィルタ装置１０が示されている。フィルタエレメント１２は、未濾過液若しくは濾過液用の流体接続部１６、１８を有するフィルタハウジング１４内に収容されている。流体接続部１６、１８はフィルタエレメント１２を介して互いに流通接続されている。フィルタハウジング１４は頭部２０と、滴形に形成された受容部２２からなる。この場合、頭部２０は未濾過液及び濾過液用の流体接続部１６、１８を有する。未濾過液用の流体接続部１６から未濾過液が第１流路２４に沿ってフィルタエレメント１２の内部に向かって案内される。この第１流路２４は、転向部２６で直角に延びている。流体は濾過運転においてフィルタエレメント１２を内部から外部に貫流し、その際に不純物、特に粒子がフィルタエレメント１２の内側２８に堆積する。フィルタエレメント１２の外側３０には濾過室若しくは濾過液側３２があり、別の流路３４を介して濾過液を装置から排出するためのフィルタハウジング１４内の流体接続部１８と接続されている。
【００２７】
フィルタエレメント１２は円錐形に形成されている。特にフィルタエレメント１２はスリットスクリーンパイプの方式で、好ましくは濾過精度３０μｍ〜３０００μｍで形成されている。しかしまたフィルタエレメント１２は、好ましくは焼結された多層の、特に３層のワイヤーメッシュからなることができる。そのようなフィルタエレメント１２は通常は濾過精度２５μｍ〜１００μｍを有している。そのようなフィルタエレメント１２は通例はステンレス鋼から製造されて、そのような濾過課題に使用されるのが普通なので、その構造については詳述しない。フィルタエレメント１２はフィルタハウジング１４の滴形に形成された受容部２２内に収容されて、フィルタエレメント１２の先端が細くなるに連れて受容部２２内に形成されてフィルタエレメント１２を包囲する濾過室３２が、図２の視線方向に見て上方に拡大するようになっている。
【００２８】
本発明により、フィルタ装置１０は単一フィルタエレメント式として構成されており、設定可能な交替において時間的に相前後してこの単一のフィルタエレメント１２は濾過のために使用可能であり、又は圧力制御装置３６の使用下で逆洗可能である。しかし流体内に生じフィルタエレメントによって除去されるべき粒子状不純物の量に応じて、濾過運転は常にその都度の逆洗運転より長い時間を要する。濾過運転自体において通常粒子状不純物がフィルタエレメント１２の内側２８に堆積する。これらの粒子状不純物は流体接続部１６、１８の間で圧力差の上昇を招く。そして所定の圧力差を超えると自動的に逆洗が誘起され得る。そのような逆洗操作は詳細に図示及び説明しない差圧測定装置によって誘起される。さらに逆洗を時間制御又は手動で誘起することも可能である。したがってフィルタエレメント１２は未濾過液の濾過のために、又は粒子不純物を除去する逆洗のために両方向に貫流可能である。さらにフィルタ装置１０は、逆洗操作を制御する圧力制御装置３６を有しており、逆洗されるフィルタエレメント１２からの粒子不純物の除去を改善するために吸入作用が形成される。
【００２９】
第１流路２４は、未濾過液用の流体接続部１６と、未濾過液側にあるフィルタエレメント１２の流入側３８との間で圧力制御装置３６の移動可能な遮断部材４０によって部分的又は完全に遮断可能である。部分的に遮断された位置で遮断部材４０はその弁座４２で一種のノズル又はチョーク部を形成し、それを通って未濾過液の流体流はフィルタエレメント１２の中心４４に向かって、さらには図２の視線方向で見て下方にさらに加速される。これにはフィルタエレメント１２の下方に拡大している排出円錐も寄与する。遮断部材４０はプレート状又は皿状に形成されており、フィルタエレメント１２の流入側３８でできるだけ大きい開放断面を塞げるようになっている。遮断部材４０は転向部２６で解除する開放位置ＯＳから出て、垂直に向けられた壁の形式のガイド４６に沿って遮断位置に向かって動くことができる。このガイド４６はフィルタハウジング１４の頭部側で未濾過液と濾過液用の流体接続部１６、１８を互いに分離する。遮断部材４０は、頭部２０の上側に組み付けられた空気圧制御可能な作動シリンダ４８により、軸方向に移動可能なピストンロッド又は操作ロッド５０を介して、その出発位置又は開放位置ＯＳと部分的又は完全に遮断された位置の間で動くことができる。図２には完全に開放された遮断部材の位置が再現されている。
【００３０】
フィルタエレメント１２はフィルタハウジング１４の内部で流体を通す２個の保持部５２、５４の間に延びて、それぞれの保持箇所で保持部と圧密に接続されている。一方の保持部５２は第１流路２４に接続され、他方の保持部は逆洗管路の形式の第２流路５６に接続されている。逆洗管路はフィルタハウジング１４からに導出されており、逆洗バルブ５８、特に２／２方バルブにより空気圧操作可能な作動シリンダ６０を介して制御可能である。第３流路６２は圧力制御装置３６と逆洗バルブ５８との間で、特にフィルタエレメント１２の長手方向軸線ＬＡに沿って直線的に延びている。遮断部材４０及びバルブ５８に対する空気圧駆動装置は、電動サーボモータ若しくは電気的に操作可能な磁気装置に置き換えることができる。
【００３１】
フィルタエレメント１２の内部と逆洗管路５６を組み合わせた容積は、圧力制御装置３６の遮断部材４０を時間的に速く遮断位置に移動させることにより、フィルタエレメント１２に圧力衝撃を生じさせて逆洗を引き起こすことができる大きさに設計されている。フィルタ装置は、油圧システム６４の一部として濾過液を放出するための流体接続部１８でタンクＴに接続されている。タンクＴは貯蔵装置としてタンクＴに接続されている別の油圧コンポーネント、例えば可動機械部品のために用いられる。これらのコンポーネントはフィルタ装置が逆洗モードにあるときでもタンクＴから流体が供給され得る。この場合、タンクＴとフィルタ装置との間にバルブ（図示せず）が接続されていると有利である。バルブは具体的な運転のために圧力制御装置と協働し、常に逆洗操作の過程では同様に閉じられて、タンクＴから空気又は残渣が意図せず再吸入されることが回避される。そのようにしてタンク側又は装置側に配置されたバルブを介して、フィルタ装置の濾過液側の逆洗量を設定することもできるので、正確に配分可能な逆洗量（パッケージ）がフィルタ装置のできるだけ少ない導入容積で提供され、一部粘度が高いにもかかわらず逆洗操作のために速やかにその全容積が強く加速される。
【００３２】
濾過運転において未濾過液は付属の流体接続部１６でフィルタ装置１０の頭部２０に流入し、転向部２６でフィルタエレメント１２の内部に向かって転向される。フィルタエレメント１２は内部から外部に流体によって貫流され、そのとき不純物がフィルタエレメント１２の内側２８に捕捉される。フィルタエレメント１２の外側３０には濾過液側３２が形成され、これは頭部２０における相応の開口部６６を介して濾過液用の流体接続部１８と接続している。
【００３３】
本発明によるフィルタエレメント１２を逆洗するための方法において、フィルタ装置の下側６８で逆洗バルブ５８が開かれて、フィルタエレメント１２の内部４４から逆洗管路５６への流通接続が解除される。このようにするとまだ濾過されていない液がフィルタエレメント１２を通ってそれにより形成される落下線に沿って逆洗管路５６内に流入して、軸方向に加速されて粒子不純物７２の少なくとも一部がフィルタエレメント１２の内壁から除去される。次にフィルタエレメント１２の更なる逆洗を誘起するために、圧力制御装置３６の遮断部材４０がその遮断位置に移動され、フィルタエレメント１２の内部で流体流の流動連行が形成されて吸入作用が生じ、濾過液７０を外部の濾過室３２からフィルタエレメント１２を通って半径方向に内部に吸入し、その際にまだ残っている粒子不純物７２をフィルタエレメント１２から引き剥がす（これについては図３に示す原理図も参照）。
【００３４】
その図３は、フィルタエレメント１２を実質的に形成しているスリットスクリーンパイプの部分図を示している。ワイヤーが、互いに円錐形に向き合って軸方向に配置された長手方向ロッドに沿ってこれらと固く結合されて「エンドレス」に巻き付けられている。ワイヤーの円錐形断面輪郭は外部の濾過液側３２に向かって細くなっており、そのようにして濾過運転において流出側では流体に対する抵抗を小さくし、流入側ではそれぞれ広がって互いに隣接する巻き線によって狭くされた貫通スリットを形成して、粒子不純物７２がフィルタ装置の清浄側に貫通するのを阻止する。これに対して逆洗操作では、図３に原理的に示されているように、互いに隣接して配置された巻き線が、外側に向けて細くされた円錐形の断面により、その限りで外側に向かって拡大している円錐形の流入ホッパーを形成している。流入ホッパーは流体を空いているスリット断面に向かって加速案内することを可能にし、時間的に先行する濾過過程で集合した粒子不純物７２をフィルタエレメント１２の内部４４に向かって拡散させて、上述したようにフィルタエレメント１２を有するフィルタ装置から底部側で排出させる。
【００３５】
逆洗中に特に円錐形のスリットスクリーンパイプ構造に基づいて基本的に円錐形フィルタエレメント１２の内部４４で逆洗バルブ５８に向かって等速性流体移動７４が生じる。これは図４に示された流れの矢印によって明らかにされている。このような等速性流体移動７４に基づいて逆洗された濾過液はフィルタエレメント１２の内部でその長さｌにわたりほぼ等しい流動エネルギーを有しており、流速自体は上記の加速効果に基づき下方の開いた逆洗バルブ５８、及びそれに接続された落下線状の逆洗管路５６に向かってさらに増加できる。逆洗操作を終了させるために、常に遮断部材４０を再び図２に示された開放位置ＯＳに移動させて、フィルタエレメント１２の内部４４を未濾過液で短時間洗浄し、万一まだ残っている粒子不純物７２をフィルタエレメント１２の内部４４から「洗い流す」。最後に逆洗バルブ５８を再び閉じて、フィルタ装置１０を通常のフィルタ運転を再び開始できる状態に置く。
【００３６】
この関連において、フィルタエレメント１２を逆洗するために遮断部材４０は遮断位置に最大２秒、好ましくは最大１秒、さらに好ましくは最大０．５秒留まると特に有利であることが分かった。このようにすることによって逆洗効果は追加的に強化され得る。
【００３７】
本発明によるフィルタ装置１０は単一のフィルタエレメント１２のみ有しており、それだけでも非常にコンパクトで省スペース及び廉価に実現できるように構成されている。本発明による単一フィルタエレメント式のコンパクトな構造に基づき、狭いスペース状況においても、既に設置された機械、例えば工作機械にも増備することが可能である。特に工作物の切削加工は、通常潤滑液、冷却液及び油圧液の多量の粒子状不純物７２を伴う。これらの不純物はフィルタ装置１０によって確実に除去でき、フィルタエレメントは時間又は必要性に応じて制御されて逆洗されるので特に長い可使期間を有する。分離率は定評のある堅牢なフィルタエレメント技術を用いるために非常に高い。さらに流体を確実に濾過し、逆洗を作動させるために、未濾過液用の流体接続部に特別高い流体圧力は必要ない。入口圧力は最低０．７ｂａｒ（＝７０ｋＰａ）のみ必要である。フィルタ装置１０における圧力損失は通例約０．５ｂａｒ（＝５０ｋＰａ）である。別の利点は、フィルタ装置１０における流路２４、５６、６２の断面積が大きいために、フィルタ装置のいかなる運転状態においてもフィルタエレメント１２が閉塞するリスクは最小化されている。
【００３８】
未濾過液側でフィルタエレメント１２によって包囲される流体容積は、約０．３〜０．６リットル、好ましくは約０．４リットルである。濾過液側のみの容積はフィルタハウジング１４の内部で約１〜４リットル、好ましくは約２リットルである。これによりフィルタハウジング１４とフィルタエレメント１２の好適な容積比は約５：１である。しかしまた２：１〜７：１の比も考えられる。未濾過液側における流入スリーブ１６内、並びにフィルタエレメント１２の出口とバルブ５８との間の排出領域の流体容積は、約０．１〜０．４リットル、好ましくは約０．２リットルである。濾過液側における流出スリーブ１８の流体容積は約０．１〜０．４リットル、好ましくは約０．２３リットルである。フィルタハウジング１４とフィルタエレメント１２の容積比が約５：１であることにより、流体の粘度が高い場合でも逆洗時にはフィルタエレメント１２に応動する自己浄化過程が生じる。濾過液側におけるフィルタハウジング１４の内部の容積を決定するために、フィルタハウジング１４内の可能な全流体容積からフィルタエレメント１２によって包囲された流体量を差し引いて考察する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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