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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter,
insbesondere einen Ölfilter, umfassend ein Filtergehäuse,
bestehend aus einem Topf und einem Deckel, sowie einem wechselbaren
Filterelement mit einer oberen und einer unteren Endscheibe gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 30 03 675 A1 ist
ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere Ölfilter,
bekannt, der ein Filtergehäuse bestehend aus einem Topf
und einem Deckel aufweist. Am Boden des Topfes befinden sich die
Zu- und Abläufe für das Öl. Im Innern
des Filtergehäuses befindet sich ein Filterelement das
nach einer gewissen Standzeit gewechselt werden muss, da sich die Verunreinigungen
daran anlagern. Das Filterelement wird am Deckel des Filtergehäuses
lösbar befestigt. Damit beim Herausnehmen des Filterelementes beim
Wechseln desselben nicht das Öl im Topf des Filtergehäuses
stehen bleibt, öffnet ein, am unteren Ende des Filterelementes
angebrachtes Verschlusselement einen Leerlaufkanal.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für einen Flüssigkeitsfilter der gattungsgemäßen
Art, eine alternative Ausführungsform anzugeben.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Flüssigkeitsfilter,
insbesondere bei einem Ölfilter, mit einem Filterelement,
ein dieses in Axialrichtung durchdringendes Verschlusselement vorzusehen,
welches im Betrieb des Flüssigkeitsfilters einen Leerlaufkanal
verschließt. Ein Filtergehäuse besteht dabei aus
einem Topf und einem Deckel, in dem das austauschbare Filterelement
mit einer oberen und einer unteren Endscheibe angeordnet ist. Darüber
hinaus umfasst das Flüssigkeitsfilter einen Zu- und einen
Ablauf für die Flüssigkeit sowie oben genannten
Leerlaufkanal für die Flüssigkeit, um beim Wechseln
des Filterelementes das Filtergehäuse von der Flüssigkeit
zu entleeren. Zum Entleeren des Topfes, muss das Verschlusselement
in Axialrichtung aus dem Leerlaufkanal entfernt werden, wobei ein zugehöriges
Filterelement beispielsweise eine kreissegmentartige Ausnehmung
zur Aufnahme des Verschlusselementes aufweist. Hierdurch ist es
beispielsweise ausgeschlossen, ein anderes, nicht diese Ausnehmung
aufweisendes Filterelement einzusetzen und damit das Flüssigkeitsfilter
zu betreiben.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen
Flüssigkeitsfilter, bei der Montage,
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2 eine
Schnittdarstellung durch einen alternativen erfindungsgemäßen
Flüssigkeitsfilter, ebenfalls bei der Montage,
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3 eine
Draufsicht auf eine obere Endscheibe,
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4 eine
Detailansicht eines Verschlusselementes.
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In 1 ist
ein Flüssigkeitsfilter bei der Montage gezeigt. Es handelt
sich im Besonderen um einen Ölfilter für Kraftfahrzeuge.
Diese haben wegen des relativ starken Abriebs im Motorblock ein
Filterelement 3, das regelmäßig gewechselt
werden muss. Das Gehäuse des Ölfilters ist aufgebaut
aus einem Topf 2 und einem Deckel 1. Am Deckel 1 wird
das wechselbare Filterelement 3 befestigt. Je nach Bedarf
wird der Deckel 1 mit gewechselt oder nur ein neues Filterelement 3 am
Deckel 1 befestigt, z. B. durch Festclipsen an Halterungen 6 des
Deckels 1. Der Deckel 1 weist zum Befestigten
am Topf 2 des Filtergehäuses ein Gewinde und eine
Dichtung auf (nicht gezeigt).
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Das
Filterelement 3 besitzt eine obere Endscheibe 4,
die vorzugsweise aus Kunststoff ist, da sie zur Befestigung eines
Verschlusselementes 13 dient. An ihr werden die Halterungen 6 festgeclipst.
Das Filterelement 3 kann bei Bedarf auch eine Innenzarge (nicht
gezeigt) aufweisen. Am unteren Ende des Filterelementes 3 befindet
sich eine weitere Endscheibe 5, die aus Kunststoff, Vlies
oder aus Filtermaterial besteht.
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In
den beiden Endscheiben 4, 5 sind passend zueinander Öffnungen
vorgesehen, durch die das Verschlusselement 13 vor der
Montage des Filterelementes 3 im Filtergehäuse
eingesetzt wird. Alternativ kann auch das Filterelement 3 in
das Filtergehäuse eingesetzt werden und das Verschlusselement 13 befindet
sich am Deckel 1 und wird durch die Öffnungen
eingesetzt. Eine weitere Alternative ist, dass das Verschlusselement 13 am
Deckel 1 angeformt ist und das Filterelement 3 vor
der Montage am Deckel 1 befestigt wird. Bei allen drei
Alternativen ist eine Einführhilfe 14 – wie
in 1 oder 2 gezeigt – notwendig,
damit das Verschlusselement 13 die Öffnung eines
Leerlaufkanals 10 trifft und diesen im Einbauzustand dicht
verschließt.
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Eine
weitere alternative Ausgestaltung kann ein Verschlusselement 13 vorsehen,
das zuerst in die Öffnung des Leerlaufkanals 10 eingesetzt
wird, wobei daran anschließend das Filterelement 3 übergeschoben
wird, so dass das Verschlusselement 13 durch die Öffnungen
in der oberen und unteren Endscheibe 4, 5 in seiner
Position gehalten wird. Bei diesem Fall ist keine Einführhilfe 14 notwendig.
Vorzugsweise sollte das Verschlusselement 13 am oberen Ende
eine Vorrichtung aufweisen, so dass man es beim Abschrauben des
Deckels 1 gleich mit herausziehen kann, damit die Leerlauffunktion
auch hier gegeben ist. Eine solche Vorrichtung könnte zum
Beispiel eine Öse sein, in die ein Haken am Deckel 1 nur eingreift,
wenn der Deckel 1 geöffnet wird. Das Filterelement 3 sollte
dazu im Filtergehäuse drehbar sein.
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Das
Verschlusselement 13 wird am Filterpapier oder Filtervlies
vorbei durch das Filterelement 3 durchgesteckt. Dadurch
bleibt die Trennung in Roh und Reinseite erhalten. Man verliert
zwar radial an Filterfläche, die man axial aber wieder
ausgleichen kann, wenn der Bedarf besteht. Das Filterpapier ist ein üblicher
Faltenstern. In diesem Fall gibt es allerdings dort wo das Verschlusselement 13 durch
das Filterelement 3 hindurchgreift, keine Zacke des Faltensterns
(in den Figuren nicht gezeigt).
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An
der unteren Endscheibe 5 ist auf der Innenseite eine Dichtlippe 7 vorgesehen.
Sie ist aus dem gleichen Material wie die Endscheibe 5 ausgebildet
und dichtet die Reinseite gegen die Rohseite ab, indem sie sich
an einen Dom 9 des Filterelementes 3 anlegt. Durch
den Dom 9 der aus einem Boden 24 des Topfes 2 in
das Filtergehäuse hineinragt, fließt das gereinigte Öl
wieder hinaus und in den Motor oder zurück in einen Öltank.
Durch eine Öffnung 8 im Boden 24 des
Topfes 2 gelangt im Betrieb das Öl in das Filtergehäuse
hinein.
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Alternativ
kann es auch umgekehrt sein, dass im Boden 24 des Topfes 2 des
Filtergehäuses eine Öffnung ist, in die ein Vorsprung
am Filterelement 3 samt Dichtung eingreift (nicht gezeigt)
und dadurch die Flüssigkeit den Flüssigkeitsfilter
wieder verlässt.
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Zur
Montage wird gemäß 1 und 2 ein
neues Filterelement 3 am Deckel 1 befestigt. Dann
wird das Filterelement 3 in den Topf 2 des Filtergehäuses
eingeführt. Zum Verschließen des Leerlaufkanals 10 des Ölfilters,
der bei der Demontage des Filterelementes 3 für
das Ablassen der im Filtergehäuse stehenden Flüssigkeit,
hier Öl, benötigt wird, ist das Verschlusselement 13 vorgesehen.
Damit dieses auch genau die Öffnung des Leerlaufkanals 10 trifft,
ist in 1 am Boden 24 des Topfes 2 des
Filtergehäuses eine Einführhilfe 14 vorgesehen. Sie
hat die Form einer Rampe. Die Einführhilfe 14 folgt
einer Wand 23 des Topfes 2 des Filtergehäuses und
hat in etwa eine kreisförmige Ausgestaltung. Die Darstellung
in 1 ist dabei stark vereinfacht.
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Die
Einführhilfe 14 hat eine geeignete Steigung S
und eine Starthöhe Hs. Das Verschlusselement 13 trifft
erst auf die Einführhilfe 14, wenn der Deckel 1 bereits
in das Gewinde des Topfes 2 eingreift. Das Verschlusselement 13 kann
an beliebiger Stelle auf die Einführhilfe 14 treffen,
durch Mitnahme des Filterelementes 3 am Deckel 1 wird
das zapfenartige Verschlusselement 13 mit Hilfe der Einführhilfe 14 zur Öffnung
des Leerlaufkanals 10 geführt. Benötigt
das Verschlusselement 13 jedoch nur etwa eine Vierteldrehung,
um in die Öffnung des Leerlaufkanals 10 zu kommen,
so ist die Halterung 6 am Deckel 1 des Filtergehäuses
so gestaltet, dass dann nur noch der Deckel 1 gedreht wird
und nicht mehr das Filterelement 3 bis das Filtergehäuse
dicht verschlossen ist.
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Die
Starthöhe Hs ist durch die axiale Länge des Verschlusselements 13 definiert.
Denn an dieser Stelle soll nach der Montage des Filterelementes 3 die
untere Endscheibe 5 zur Auflage kommen. Die Starthöhe
Hs ist gleichzeitig eine Verdrehsicherung für das Verschlusselement 13,
da sie an der Öffnung des Leerlaufkanals 10 einen
Anschlag 30 für das Verschlusselement 13 bildet.
Die Steigung S der Einführhilfe 14 hängt
auch von der Größe des Filtergehäuses
ab. Insgesamt sollte Hs nur so hoch wie nötig sein, um
den Raumbedarf des Flüssigkeitsfilters möglichst
klein zu halten. Die Einführhilfe 14 führt
das Verschlusselement 13, während der Deckel 1 weiter fest
gedreht wird, zur Öffnung des Leerlaufkanals 10 hin.
Das Verschlusselement 13 stößt dann am
Anschlag 30 der Einführhilfe 14 an und
rutscht in die Öffnung des Leerlaufkanals 10 und
verschließt diese dicht.
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Damit
beim Entfernen des Filterelementes 3 beim Filterwechsel,
die im Filtergehäuse stehende Flüssigkeit (Öl)
ablaufen kann, muss das Verschlusselement 13 aus der Öffnung
des Leerlaufkanals 10 entfernt werden. Dies geschieht im
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel über
das Abschrauben des Deckels 1 vom Topf 2 des Filtergehäuses.
Die Flüssigkeit fließt dann durch den Leerlaufkanal 10 ab.
Damit dies schneller geschieht und der Leerlaufkanal 10 kleiner
ausgestaltet werden kann, ist eine schraubenartige Flüssigkeitsleiteinrichtung 12 im
Leerlaufkanal 10 vorgesehen. Es handelt sich um einen kleinen
Absatz 11, der sich auf der Innenseite des Leerlaufkanals 10 in
einer Windung bis zum äußeren Rand des Filtergehäuses
erstreckt. Durch diese Flüssigkeitsleiteinrichtung 12 bekommt die
abfließende Flüssigkeit einen Drall, so dass die Flüssigkeit
schnel ler durch diese enge Öffnung des Leerlaufkanals 10 strömen
kann. Der Absatz 11 beginnt um hz unterhalb
der Starthöhe Hs der Einführhilfe 14,
daher kann er zusätzlich als Aufsetzpunkt für das
Verschlusselement 13 dienen. Die Form des Verschlusselements 13 und
die Form der Öffnung des Leerlaufkanals 10 sind
vorzugsweise komplementär zueinander ausgebildet, damit
die Öffnung des Leerlaufkanals 10 durch die Dichtung 17 am
Verschlusselement 13 und das Verschlusselement 13 selbst
abgedichtet wird. Ist genug Platz für einen größeren Leerlaufkanal 10,
so wird diese Flüssigkeitsleiteinrichtung 12 nicht
benötigt. Der Absatz 11 kann aber sehr wohl vorhanden
sein.
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Das
Verschlusselement 13 hat einen Halteteil 16, der
den Gleitteil 18 mit der oberen Endscheibe 4 und
der unteren Endscheibe 5 verbindet. Die Form des Halteteils 16 ist
beliebig, er sollte allerdings so stabil sein, dass er nicht bei
den während der Montage auftretenden Reibungskräften
abbricht. Am Halteteil 16 ist eine kleine Nut angebracht
in der die Dichtung 17 gehalten wird. Das Halteteil 16 weist
in seinem oberen Bereich eine Ausbuchtung 43 und einen Teller 44 auf.
Mit der Ausbuchtung 43, zu der es in der oberen Endscheibe 4 eine
passende Einbuchtung 42 gibt, wird das Verschlusselement 13 so
orientiert eingebaut, dass es richtig herum in die Öffnung
des Leerlaufkanals 10 eingeführt wird. Der Teller 44 dient dazu,
dass das Verschlusselement 13 nicht durch das Filterelement 3 hindurch
geht. Bei den anderen Ausführungsbeispielen kann man auch
auf den Teller 44 verzichten. Solange jedoch eine Einführhilfe 14 verwendet
wird, sollte die Ausbuchtung 43 vorhanden sein. Damit der
Halteteil 16 des Verschlusselements 13 möglichst
wenig Filterfläche verbraucht ist er idealer weise dreieckig,
so dass er genau zwischen zwei Zacken des Faltensternes des Filterelementes 3 passt.
Das Halteteil 16 kann aber auch rund wie in 3 und 4 gezeigt
oder rechteckig sein. Falls das Verschlusselement 13 zu
locker in der Öffnung des Leerlaufkanals 10 sitzt,
kann im Deckel 1 auch noch eine Feder vorgesehen werde,
die das Verschlusselement 13 in Schließrichtung
vorspannt (nicht gezeigt).
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Das
Gleitteil 18 ist vorzugsweise aus demselben Material wie
das Halteteil 16, es kann aber auch aus einem anderen jedoch
formstabilen leicht kompressiblem Material sein. Die Form des Gleitteils 18 ergibt
sich aus der Form der Öffnung des Leerlaufkanals 10 und
der Einführhilfe 14. Die Höhe zwischen der
unteren Endscheibe 5 und einer Auflagefläche 19 ist
auch am Leerlaufkanal 10 gegeben, so dass das Verschlusselement 13 genau
in die Öffnung des Leerlaufkanals 10 passt. Das
Gleitteil 18 muss vom Material her so gewählt
werden, dass es bestens gleitet auf der Einführhilfe 14 und
keinen Abrieb produziert, der das Filterelement 3 verunreinigen
könnte.
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In 2 ist
eine Alternative für die Einführhilfe 14 am
Boden 24 des Topfes 2 des Ölfiltergehäuses gezeigt.
Statt am Boden 24 kann die Einführhilfe 14 auch
in die Wand 23 des Topfes 2 integriert sein. In der
Wand 23 des Topfes 1 werden mindestens zwei Vorsprünge 22 vorgesehen.
Mit einer halben Windung führen sie zum Boden 24 des
Topfes 2. Die untere Endscheibe 5 hat bei dieser
Alternative an der Außenseite mindestens zwei Nasen 25.
Bei der Montage des Filterelementes 3, wenn der Deckel 1 an dem
Topf 2 festgeschraubt wird, kommen die Nasen 25 auf
den Vorsprüngen 22 zur Auflage. Durch weiteres
drehen des Deckels 1 gleiten die Nasen 25 auf den
Vorsprüngen 22 nach unten, bis das Verschlusselement 13 in
die Öffnung des Leerlaufkanals 10 eingreift und
diese abdichtet. Wie viele Windungen benötigt werden hängt
auch vom Gewinde im Deckel 1 und am Topf 2 ab.
Bei dieser Alternative kann man weiter den Raumbedarf des Ölfilters
reduzieren, da die untere Endscheibe 5 direkt auf dem Boden 24 des Topfes 2 nach
der Montage aufliegt. Auch hier ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung 12 im
Leerlaufkanal 10 vorgesehen. Die Form der Vorsprünge 22 ist
beliebig wählbar. Die Form der Nasen 25 ist ebenfalls
beliebig wählbar, jedoch sollten sie möglichst
schmal sein, aber nicht zu kurz. Schmal deshalb, weil das schmutzige Öl
außen um das Filterelement 3 frei strömen können
sollte, so dass die gesamte Filterfläche ausgenutzt wird.
Der Rest des Ölfilters ist identisch mit dem ersten Ausführungsbeispiel.
Statt des Verschlusselements 13 kann bei dem Ausführungsbeispiel
in 6 auch eine kompressible Dichtfläche verwendet
werden, die eine ausreichende Dichtigkeit garantiert.
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Alle
Figuren, Zeichnungen sind lediglich schematische Darstellungen der
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilters.
In allen Ausführungsbeispielen hat die Einführhilfe 14 dieselbe Drehrichtung
wie das Gewinde im Deckel 1 und am Topf 2 des
Filtergehäuses. Das Filterelement 3 ist am Deckel 1 durch
die Halterungen 6 bedingt drehbar gelagert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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