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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere
zur Flüssigkeitsfilterung in Brennkraftmaschinen, nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In
der
DE 20 2005
007 869 U1 wird eine Filtereinrichtung beschrieben, die
zur Flüssigkeitsfilterung, beispielsweise von Öl
oder Kraftstoff in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Die Filtereinrichtung
besteht aus einem topfförmigen Filtergehäuse,
in das ein ringförmiges Filterelement einsetzbar ist, welches an
seinen axial gegenüberliegenden Stirnseiten von jeweils
einer Deckelscheibe verschlossen ist. Die radiale Außenseite
des Filterelementes bildet die Rohseite, der Innenraum die Reinseite, über
den das gereinigte Fluid axial aus der Filtereinrichtung abgeleitet
wird.
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Die
der offenen Seite des Filtergehäuses zugewandte Stirnseite
des Filterelementes ist von einer Deckelscheibe abgedichtet, die
einteilig mit einem zentralen Strömungsstutzen ausgebildet
ist, der in den die Reinseite bildenden Innenraum des Filterelementes
einragt und über den das gereinigte Fluid abzuleiten ist.
Ebenfalls einteilig mit der Deckelscheibe und dem Strömungsstutzen
ist eine weitere Endscheibe ausgebildet, die axial auf Abstand zu
der unmittelbar auf der Stirnseite des Filterelementes aufliegenden
Deckelscheibe angeordnet ist. In die Endscheibe sind Rücklauf sperrventile
eingesetzt, über die die zu reinigende Flüssigkeit
in den Zwischenraum zwischen Deckelscheibe und Endscheibe eingeführt
wird, von dem aus das Rohfluid zur Rohseite des Filterelementes
weitergeleitet wird. Deckelscheibe, Strömungsstutzen und
Endscheibe bilden ein gemeinsames Kunststoffbauteil.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung anzugeben,
die sich bei einem einfachen konstruktiven Aufbau durch eine leichte Montage
bei zugleich hoher Dichtigkeit zwischen Roh- und Reinseite des Filterelementes
auszeichnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die
erfindungsgemäße Filtereinrichtung, die insbesondere
zur Flüssigkeitsfilterung in Brennkraftmaschinen eingesetzt
wird, beispielsweise zur Filterung von Öl oder Kraftstoff,
weist ein Filtergehäuse mit einem darin einsetzbaren oder
eingesetzten Filterelement auf, wobei das Filterelement an mindestens
einer Stirnseite von einer Deckelscheibe verschlossen ist, die Bestandteil
eines Deckelteils ist, dem außerdem ein Strömungsstutzen
zugeordnet ist. Die Deckelscheibe kann mit dem Filterelement verschweißt,
z. B. infrarotverschweißt, oder verklebt sein. Hierdurch
kann eine Stirnseitenabdichtung erfolgen. Das Filtergehäuse
ist in der Regel zylindrisch oder annähernd zylindrisch
aufgebaut und als Zylindertopf ausge führt. Das Filterelement,
welches in das Filtergehäuse einsetzbar oder eingesetzt
ist, ist vorzugsweise ringförmig ausgeführt und
wird radial von der Flüssigkeit durchströmt, wobei
vorteilhafterweise die radiale Außenseite die Rohseite
und die radiale Innenseite die Reinseite darstellt. Der Strömungsstutzen,
welcher Bestandteil des Deckelteils ist, dient zum axialen Ableiten
der gefilterten Flüssigkeit aus dem Innenraum des Filterelementes.
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Zusätzlich
zu der Deckelscheibe und dem Strömungsstutzen umfasst das
Deckelteil einen Abstützstutzen, welcher den Strömungsstutzen
umgreift und koaxial zu diesem angeordnet ist, insbesondere mit
größerem radialen Abstand, so dass zwischen Strömungsstutzen
und Abstützstutzen ein Ringraum gebildet ist. Der Abstützstutzen
ist ebenfalls einteilig mit dem Deckelteil ausgebildet, welches
vorzugsweise als Kunststoff-Spritzgussteil ausgeführt ist.
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Die
freie axiale Stirnseite des Abstützstutzens bildet eine
Stützfläche für eine die Filtereinrichtung
stirnseitig abschließende Endscheibe, die als separates
Bauteil ausgeführt ist. Im Deckelteil ist ein Fluidraum
für die Flüssigkeit gebildet, wobei der Fluidraum
von der dem Filterelement axial abgewandten Seite der Deckelscheibe
sowie der dem Strömungsstutzen radial abgewandten Seite
des Abstützstutzens begrenzt ist.
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Eine
in dieser Weise ausgeführte Filtereinrichtung weist verschiedene
Vorteile auf. Neben einer einfachen Herstellbarkeit als Spritzgussbauteil
ist das Deckelteil mit dem zusätzlichen Abstützstutzen versehen,
dem eine stützende Funktion für die Endscheibe
zukommt. Diese Ausführung lässt sich einfacher
herstellen als Ausführungen aus dem Stand der Technik,
da mit der Deckelscheibe lediglich an einer Stirnseite eine axiale
Begrenzung des Deckelteils gegeben ist, wohingegen die axialen Stirnseiten
von Strömungsstutzen und Abstützstutzen offen
zugänglich sind. Gleiches gilt für den Fluidraum,
der axial von der Deckelscheibe und radial von dem Abstützstutzen
begrenzt ist. Auf der der Deckelscheibe abgewandten Scheibe ist
dagegen der Fluidraum im unverbauten Zustand des Deckelteils offen,
wodurch die Herstellung im Spritzgießverfahren erheblich
vereinfacht ist.
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Um
im montieren Zustand eine gute Abdichtung zu erreichen, wird auf
die freie Stirnseite des Deckelteils eine Endscheibe aufgesetzt,
die in der Regel parallel zur Deckelscheibe liegt, welche unmittelbar eine
Stirnseite des Filterelementes begrenzt. Die Endscheibe bildet die
zweite axiale bzw. stirnseitige Begrenzung für den Fluidraum,
der sich zwischen Deckelscheibe und Endscheibe befindet. Die Endscheibe
ist auf den Abstützstutzen aufgesetzt und wird von diesem
axial abgestützt.
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Man
erhält auf diese Weise ähnlich wie im Stand der
Technik beschrieben eine stirnseitig auf das Filterelement aufgesetzte
Deckelanordnung mit zwei parallelen Scheiben, die einen zwischenliegenden
Fluidraum begrenzen, in den das Rohfluid zur Weiterführung
zur Rohseite des Filterelemen tes einzuführen ist. Da jedoch
die Endscheibe ein separates Bauteil bildet, das separat von dem
Deckelteil ausgeführt ist, ist die Herstellung vereinfacht.
Die Montage der Filtereinrichtung kann mit wenigen Montageschritten
durchgeführt werden, indem lediglich die Endscheibe auf
die Stirnseite des Abstützstutzens aufgesetzt wird, der
Bestandteil des Deckelteils ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der Strömungsstutzen
eine größere axiale Erstreckung auf als der den
Strömungsstutzen radial umgreifende Abstützstutzen.
Dies eröffnet die Möglichkeit, die Endscheibe,
die mit einer zentralen Ausnehmung ausgestattet ist, welche mit
der Strömungsöffnung des Strömungsstutzens
korrespondiert, mit ihrer radialen Innenseite an die zylindrische
Mantelfläche des Strömungsstutzens angrenzen zu
lassen. Zugleich liegt die Endscheibe mit ihrer dem Filterelement
zugewandten axialen Stirnfläche auf der Stirnseite des
Abstützstutzens auf. Die axiale Differenz zwischen Strömungsstutzen
und Abstützstutzen kann somit von der Endscheibe ausgefüllt
werden.
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In
die Endscheibe ist mindestens eine dem Fluidraum zugewandte Ausnehmung
eingebracht, wobei bevorzugt über den Umfang verteilt eine
Mehrzahl derartiger Ausnehmungen in der Endscheibe vorgesehen sind.
Die Ausnehmungen verringern das Gewicht der Endscheibe.
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Für
einen strömungsdichten Abschluss ist auf der dem Filterelement
zugewandten Seite der Endscheibe vorteilhafterweise eine Rücklaufsperrmembran
angeordnet, die im montierten Zustand zwischen der Endschei be und
der Stirnseite des Abstützstutzens festgeklemmt ist. Die
Rücklaufsperrmembran verhindert, dass in den Fluidraum
eingetretenes Rohfluid über die Ausnehmungen in der Endscheibe
wieder austritt. Über das Festklemmen zwischen Abstützstutzen
und Endscheibe ist eine einfache und wirkungsvolle Methode gegeben,
die Rücklaufsperrmembran zu montieren und in der montierten
Position sicher zu halten. Zusätzliche Befestigungseinrichtungen
sind nicht zwingend erforderlich.
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Die
Deckelscheibe ist vorzugsweise mit mindestens einer Strömungsöffnung
versehen, über die der Fluidraum, welcher im Deckelteil
gebildet ist, mit der Rohseite des Filterelementes kommuniziert. Über
diese Strömungsöffnung kann das im Fluidraum befindliche
Rohfluid zur Rohseite des Filterelementes strömen. Die
Strömungsöffnung befindet sich vorzugsweise im
radial außen liegenden Bereich der Deckelscheibe, wobei
der Öffnungsquerschnitt auf der dem Filterelement zugewandten
Seite von einer Außenkante der Deckelscheibe sowie einer
Stirnkante einer Außenwand des Deckelteils begrenzt ist.
Um den Strömungsquerschnitt an dieser Stelle zu vergrößern,
kann es zweckmäßig sein, die Außenkante
der Deckelscheibe und/oder die Stirnkante der Außenwand
mit einer Fase zu versehen, bei der die entsprechenden Kanten abgeschrägt
oder abgerundet werden.
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Der
Ringraum, welcher zwischen dem radial innen liegenden Strömungsstutzen
und dem radial weiter außen liegenden Abstützstutzen
in dem De ckelteil gebildet ist, kann gemäß bevorzugter
Ausführung dafür herangezogen werden, einen Abschnitt der
Endscheibe aufzunehmen, der dementsprechend in der montierten Position
zumindest teilweise in diesen Ringraum einragt. Auch hierdurch ist
eine bessere Abdichtung zwischen Roh- und Reinseite gegeben.
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Gemäß einer
weiteren zweckmäßigen Ausführung umfasst
das Deckelteil mehrere in Radialrichtung verlaufende, mit der Deckelscheibe
verbundene Stützrippen, die den Fluidraum in einzelne Segmente
unterteilen. Die Stirnfläche der Stützrippen ist in ähnlicher
Weise wie der Abstützring zur Abstützung geeignet,
insbesondere für die Rücklaufsperrmembran, wobei
ggf. auch eine Abstützung der Endscheibe in Betracht kommt.
Die Stützrippen fallen bevorzugt radial von innen nach
außen in ihrer axialen Erstreckung ab und weisen demzufolge
im Bereich des Abstützstutzens, an den die Stützrippen
angrenzen, ihre größte axiale Erstreckung auf,
die vorzugsweise gleich groß ist wie die des Abstützstutzens. Zweckmäßigerweise
sind die Stützrippen im Bereich ihrer Stirnseite konkav
geformt.
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Das
Deckelteil kann an das Filtergehäuse angeschweißt,
z. B. mittels Laser-, Infrarot-, Ultraschall-, Spiegel- oder Reib-Schweißens,
sein, aber auch in einer Ausführungsform angeklebt sein.
Alternativ können Deckelteil und Filtergehäuse
auch mechanisch, z. B. mittels Klips-, Schraub- oder Bajonettverbindung
und eventuell mit einer zusätzlichen Dichtung verbunden
werden.
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Es
kann außerdem zweckmäßig sein, an der Außenseite
des Filtergehäuses Rippen anzuformen, die über
die Mantelfläche des Filtergehäuses überstehen,
beispielsweise um einen Betrag von etwa ½ mm bis 1 mm und
die sich insbesondere in Achsrichtung erstrecken. Über
den Umfang des Filtergehäuses können mehrere derartige
Rippen vorgesehen sein, beispielsweise 15 derartiger Rippen. Die
Rippen erlauben ein erleichtertes manuelles Ergreifen des topfförmigen
Filtergehäuses, außerdem kommt ihnen die Funktion
einer erleichterten Montage zu, indem die Rippen an eine Montagehilfseinrichtung
angepasst sind, die als Montagehilfe vorgesehen ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Filtereinrichtung zur Flüssigkeitsfilterung
in Brennkraftmaschinen, mit einem topfförmigen Filtergehäuse
und einem darin eingesetzten ringförmigen Filterelement,
das stirnseitig mit einem Deckelteil versehen ist, bestehend aus
einer Deckelscheibe, einem innen liegenden Strömungsstutzen
und einem umgreifenden Abstützstutzen,
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2 die
Filtereinrichtung nach 1 in teilgeschnittener Ansicht
in perspektivischer Darstellung,
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3 das
Filterelement mit stirnseitigen Scheiben bzw. Deckelteilen in perspektivischer Schnittdarstellung,
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4 in
perspektivischer Einzeldarstellung ein Stützgerüst,
welches in das Filterelement einzusetzen ist,
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5 ein
Schnitt durch das Deckelteil, welches auf die Stirnseite des Filterelementes
aufzusetzen ist, einschließlich einer mit dem Deckelteil
zu verbindenden Endscheibe, wobei zwischen Deckelteil und Endscheibe
eine Rücklaufsperrmembran eingeklemmt ist,
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6 der
Gegenstand aus 5 in perspektivischer Ansicht,
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7 das
Deckelteil in perspektivischer Einzeldarstellung.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie
den 1 und 2 zu entnehmen, weist die Filtereinrichtung 1 ein
topfförmiges, etwa zylindrisches Filtergehäuse 2 auf,
in das ein ringförmiges Filterelement 3 eingesetzt
ist. Die radiale Außenseite des Filterelementes 3 bildet
die Rohseite, die radiale Innenseite die Reinseite. Demgemäß wird das
Filterelement 3 radial von außen nach innen von einer
zu reinigenden Flüssigkeit, insbesondere Öl oder
Kraftstoff einer Brennkraftmaschine durchströmt.
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Die
Stirnseiten des Filterelementes 3 sind von einer unteren
Deckelscheibe 5 und einer oberen Deckelscheibe 7 strömungsdicht
abgedichtet, wobei die obere Deckelscheibe 7 Bestandteil
eines Deckelteils 6 ist, zu dem außerdem ein Strömungsstutzen 8,
ein Abstützstutzen 9 und eine Außenwand 10 gehören,
welche insgesamt ein einteiliges, vorzugsweise im Spritzgießverfahren
herzustellendes Kunststoffbauteil bilden. Der Strömungsstutzen 8 weist
einen axialen Strömungsraum auf, der in den axialen Innenraum
des Filterelementes 3 einragt und zur axialen Ableitung
des gereinigten Fluids dient. Die Außenwand 10 befindet
sich im radial außen liegen Bereich des Deckelteils 6, über
die Außenwand 10 erfolgt die Anbindung an die
Innenwand des Filtergehäuses 2, insbesondere durch
Schweißen, vorzugsweise durch Laserschweißen.
An der Außenwand 10 ist nahe der Stirnseite ein
radial nach außen auskragender Vorsprung 11 angeformt,
der auf der Stirnseite des Filtergehäuses aufliegt. Die
Verschweißung erfolgt über zwei Schweißringe,
von denen sich der erste zwischen Außenwand 10 und
Filtergehäuseinnenwand axial etwa in Höhe der
Deckelscheibe 7 und der zweite axial etwa in Höhe
des Vorsprunges 11 befindet.
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Der
Abstützstutzen 9 schließt den innen liegenden
Strömungsstutzen 8 konzentrisch ein und befindet
sich auf radialem Abstand zu diesem, wodurch zwischen Außenwand
des Strömungsstutzens 8 und Innenwand des Abstützstutzens 9 ein
umlaufender Ringraum 12 gebildet ist. Die radiale Außenwand
des Abstützstutzens 9, die zugewandte Stirnseite
der Deckelscheibe 7 sowie die radiale Innenseite der Außenwand 10 begrenzen
an drei Seiten einen Fluidraum 13, in den das Rohfluid
vor der Reinigung eingeleitet wird. Der Fluidraum 13 ist über
Strömungsöffnungen 14 mit der radial
außen liegenden Rohseite des Filterelementes 3 verbunden.
Die Strömungsöffnung 14 öffnet
sich zu einem Ringraum zwischen der radialen Außenseite
des Filterelementes und der Innenwand des Filtergehäuses,
wobei das Rohfluid über die Strömungsöffnung 14 axial
aus dem Fluidraum 13 in diesen Ringraum einströmt
und von dort radial von außen das Filterelement 3 passiert.
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Die
Strömungsöffnung 14 wird radial nach
innen von der Außenkante der Deckelscheibe 7 und
radial nach außen von der unteren Stirnkante der Außenwand 10 begrenzt.
Um einen maximalen Öffnungsquerschnitt der Strömungsöffnung 14 zu
erhalten, sind die begrenzenden Kanten von Deckelscheibe 7 und
Außenwand 10 jeweils mit einer abgerundeten oder
abgeschrägten Fase versehen.
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Die
untere Deckelscheibe 5 besitzt im Bereich der zentralen,
inneren Ausnehmung des Filterelementes 3 eine topfförmige
Erhebung, die in die zentrale Ausnehmung im Filterelement einragt.
In diese topfförmige Ausbildung sind Strömungsöffnungen
eingebracht, die auf der Außenseite, zwischen dem Stützgerüst 4 und
der topfförmigen Ausbildung, von einem als Ventilschlauch
ausgeführten Überströmventil 15 verschlossen
sind. Für den Fall, dass der Druck auf der Rohseite einen
Grenzdruck übersteigt, weitet sich das schlauchförmige Überströmventil 15 auf
und gibt einen unmittelbaren Strömungsdurchtritt zwischen
Roh- und Reinseite frei.
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Durch
das Stützgerüst 4 kann auch verhindert
werden, dass sich der Ventilschlauch 15 bei Überdruck
von der topfförmigen Erhebung in das Filterinnere verschieben
kann.
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Auf
das Deckelteil 6 ist axial der Deckelscheibe 7 gegenüberliegend
eine Endscheibe 16 aufgesetzt. Die Endscheibe 16 ist
als separat ausgebildetes Bauteil ausgeführt, das im montierten
Zustand auf der freien Stirnseite des Abstützstutzens 9 aufliegt,
wobei zwischen Endscheibe 16 und Abstützstutzen 9 noch
eine Rücklaufsperrmembran geklemmt sein kann. Diese kann
jedoch auch anders befestigt sein, z. B. auf den Abstützstutzen 9 aufgesteckt.
Ein radial innen liegender Abschnitt der Endscheibe 16 ragt
in den Ringraum 12 zwischen Strömungsstutzen 8 und
Abstützstutzen 9 ein. Die Endscheibe 16 besitzt
eine zentrale Ausnehmung, die mit der Ausnehmung des Strömungsstutzens 8 korrespondiert,
wobei die radiale Innenseite der Endscheibe 16 an der zylindrischen
Mantelfläche des Strömungsstutzens 8 anliegt.
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Der
Strömungsstutzen 8 weist zur freien Stirnseite
des Filtergehäuses hin eine geringfügig größere
axiale Erstreckung auf als der Abstützstutzen 9.
Diese axiale Differenz wird von der Endscheibe 16 ausgefüllt,
die auf der Stirnseite des Abstützstutzens 9 aufliegt
und radial an die Außenwand des Strömungsstutzens 8 angrenzt.
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Auf
der der freien Stirnseite des Filtergehäuses gegenüberliegenden
Seite besitzt der Strömungsstutzen 8 einen axialen
Vorsprung, mit dem der Strömungsstutzen 8 in den
Innenraum des Filterelementes einragt.
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Die
Endscheibe 16 besitzt im Bereich ihrer radialen Außenkante
eine Ringschulter, in die ein Dichtring 17 eingesetzt ist.
Der Dichtring wird radial nach innen von der Ringschulter begrenzt
und radial nach außen von der Außenwand 10,
welche Bestandteil des Deckelteils 6 ist.
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Zwischen
der Stirnseite des Abstützstutzens 9 und der Endscheibe 16 ist
eine Rücklaufsperrmembran 18 festgeklemmt und
in dieser Position gehalten. Die Rücklaufsperrmembran 18 verschließt
Ausnehmungen 19, die in die Endscheibe 16 eingebracht sind
und über den Umfang der Endscheibe gleichmäßig
verteilt sind.
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Bestandteil
des Deckelteils 6 sind außerdem eine Mehrzahl
von über den Umfang gleichmäßig verteilter
Stützrippen 20, die sich in Radialrichtung zwischen
Abstützstutzen 9 und Außenwand 10 erstrecken.
Die Stützrippen 20 unterteilen den Fluidraum 13 in
einzelne Segmente, wobei jedes dieser Segmente über jeweils
eine Strömungsöffnung 14 mit dem Ringraum
zwischen Außenseite des Filterelementes und Innenwand des
Filtergehäuses kommuniziert.
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Wie 2 zu
entnehmen, sind auf der Außenseite des Filtergehäuses 2 über
den Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl
einzelner Rippen 21 angeformt, die sich vom Boden des Filtergehäuses
ausgehend etwa über die halbe axiale Länge des Filtergehäuses
erstrecken. Die Rippen 21 erheben sich radial über
die Mantelfläche des Filtergehäuses mit einem
Betrag von etwa ½ mm bis 1 mm. Die Rippen 21 dienen
insbesondere zum verbesserten manuellen Ergreifen bzw. als Montagehilfe.
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Wie 3 in
Verbindung mit den 5 bis 7 zu entnehmen,
ist in die Stützrippen 20 im Übergang
zur Innenseite der Außenwand 10 zu beiden Seiten
des jeweils angrenzenden Segments jeweils eine in Achsrichtung verlaufende
Nut 22 eingebracht, die in die Strömungsöffnung 14 mündet.
Die Nut 22 unterstützt die Abströmung
des in jedem Segment des Fluidraums befindlichen Fluids in Richtung der
Rohseite des Filterelementes 3.
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3 ist
des Weiteren zu entnehmen, dass das Filterelement auf seiner Außenseite
von einem Faden 23 umwickelt ist.
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In 4 ist
das Stützgerüst 4 in Einzeldarstellung
gezeigt, welches im Inneren des Filterelementes angeordnet ist.
Das Stützgerüst 4 besteht aus zwei parallelen,
koaxial angeordneten und beabstandeten Scheiben, die über
in Achsrichtung verlaufende Streben miteinander verbunden sind.
Jede Scheibe ist als Ring ausgeführt und besitzt ein innen liegendes
Stützkreuz. Axial über die jeweilige obere und
untere Stirnseite jeder Scheibe überstehend sind einzelne, über
den Umfang verteilte segmentförmige Stützabschnitte
angeformt, die im montierten Zustand an der Innenseite des Filterelementes
anliegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005007869
U1 [0002]