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Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement für ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere für ein Kraftstofffilter, sowie eine Filtereinrichtung mit einem solchen Dichtungselement.
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Dichtungselemente kommen in Flüssigkeitsfiltern wie etwa Kraftstofffiltern zum Einsatz, um eine Rohseite des Filters gegen eine Reinseite abzudichten.
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Ein solches Kraftstofffilter ist beispielsweise aus der
EP 2 548 624 B1 bekannt.
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Als nachteilig bei den vorangehend genannten Filtereinrichtungen erweist sich, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen an den das Gehäuse der Filtereinrichtung bildenden Gehäuseteilen die verwendeten, herkömmlichen Dichtungseinrichtungen unter Umständen keine zuverlässige Dichtwirkung erzielen können.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtereinrichtung zu schaffen, die eine Dichtungseinrichtung mit verbesserten Dichtungseigenschaften besitzt, so das insbesondere große Fertigungstoleranzen in den das Gehäuse der Filtereinrichtung bildenden Gehäuseteilen ohne Minderung der erzielten Dichtwirkung ausgeglichen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundgedanke ist demnach, ein Dichtungselement zum Abdichten einer Rohseite eines Filtergehäuse-Innenraums gegen dessen Reinseite mit einem axial von einer Dichtungsscheibe abstehenden Dichtungskragen auszustatten. Erfindungsgemäß ist der Dichtungskragen dabei derart ausgebildet, dass er mittels wenigstens einen axialen Flächenabschnitts mit einem Gehäusewandabschnitt eines Filtergehäuses verpressbar ist.
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Durch ein solches, entlang der axialen Richtung flächiges Verpressen entsteht im Längsschnitt entlang der axialen Richtung des Dichtungselements nicht nur eine einfache Linienberührung zwischen dem Dichtungskragen und dem Gehäusewandabschnitt des Filtergehäuses, sondern eine axial ausgedehnte Kontaktfläche. Bei Relaxationserscheinungen im Dichtungselement, die typischerweise nach einem kurzen Zeitraum im Betrieb des Dichtungselements auftreten, bleibt auf diese Weise sichergestellt, dass der Dichtungskragen weiterhin gegen den Gehäusewandabschnitt gepresst wird, sodass die gewünschte Dichtwirkung gewährleistet bleibt. Unerwünschte Leckage aufgrund von Relaxation des Materials Dichtungskragen – typischerweise eines Kunststoffes – kann auf diese Weise vermieden werden. Mit anderen Worten, dass hier vorgestellte, erfindungsgemäße Dichtungselement gewährleistet auch bei einer Relaxation des Materials des Dichtungselements die gewünschte Dichtwirkung.
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Ein erfindungsgemäßes Dichtungselement für ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere für ein Kraftstofffilter, umfasst eine ringförmige, vorzugsweise kreisringförmige, Dichtungsscheibe. Besagte Dichtungsscheibe weist eine Durchgangsöffnung auf, die bevorzugt konzentrisch angeordnet ist. Das Dichtungselement besitzt einen die Durchgangsöffnung einfassenden Dichtungskragen, der integral an der Dichtungsscheibe ausgeformt ist und axial von der Dichtungsscheibe absteht. Erfindungsgemäß ist der Dichtungskragen derart ausgebildet, dass er mittels wenigstens einen axialen Flächenabschnitts mit einem Gehäusewandabschnitt eines Filtergehäuses verpressbar ist.
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Bevorzugt verjüngt sich der Dichtungskragen zur Dichtungsscheibe hin, und zwar insbesondere konisch. Experimentelle Untersuchungen haben auf überraschende Weise gezeigt, dass sich bei dieser Variante eine besonders dauerhafte, dichte Pressverbindung mit dem Filtergehäuse erzielen lässt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nimmt in einem Längsschnitt der Dichtungsscheibe entlang deren axialer Achse zumindest in einem von der Dichtungsscheibe abgewandten axialen Endabschnitt ein Wanddurchmesser einer den Dichtungskragen ausbildenden Umfangswand ab. Diese Eigenschaft der Umfangswand des Dichtungskragens erleichtert die axiale Montage des Dichtungselements am Filtergehäuse.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich eine Außenumfangsseite des Dichtungskragens von der Dichtungsscheibe weg, insbesondere konisch. Auch diese Eigenschaft des Dichtungskragens erleichtert die axiale Montage des Dichtungselements am Filtergehäuse.
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Zweckmäßig nimmt der Wanddurchmesser der den Dichtungskragen bildenden Umfangswand entlang der gesamten axialen Erstreckung der Umfangswand von der Dichtungsscheibe weg ab.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist am Dichtungskragen des Dichtungselements eine radial nach außen abstehende Ringwulst integral ausgeformt. Bei dieser Variante kann eine hohe Vorspannung des Dichtungskragens gegen den Gehäusewandabschnitt des Filtergehäuses und somit eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ringwulst wenigstens einen axialen Mittelabschnitt mit maximalem Wulstradius auf. Bei dieser Variante nimmt der Wulstradius vom axialen Mittelabschnitt weg in und entgegen der axialen Richtung ab. Mit dieser Variante geht eine besonders hohe Vorspannung des Dichtungskragens gegen den Gehäusewandabschnitt des Filtergehäuses einher.
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Besonders bevorzugt besitzt die Ringwulst in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung des Dichtungselements einen stetig differenzierbaren, also knickfreien Konturverlauf. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Verpressung des Dichtungskragens mit dem Filtergehäuse.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung besitzt die Ringwulst in dem Längsschnitt einen Konturverlauf mit mindestens zwei lokalen Maxima und mindestens einem axial zwischen den zumindest zwei lokalen Maxima angeordneten lokalen Minimum. In Varianten dieser Weiterbildung kann die Ringwulst auch eine größere Anzahl an lokalen Maxima und axial zwischen diesen angeordneten Minima aufweisen. Bei allen diesen Varianten lässt sich eine besonders wirksame Verpressung des Dichtelements mit dem entsprechenden Gehäusewandabschnitt erzielen, da der im Bereich der Maxima radial nach außen stehende Ringwulst beim Verpressen mit dem Filtergehäuse axial ausweichen kann. Auf diese Weise lässt sich eine Dichtfläche mit in axialer Richtung besonders großer Erstreckung erzielen.
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Zweckmäßig besteht das Dichtungselement aus Polypropylen oder aus Polyamid. In Varianten kann auch ein anderer geeigneter Kunststoff, insbesondere ein geeignetes Elastomer, zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Filtereinrichtung mit einem einen Gehäuseinnenraum begrenzenden Filtergehäuse. Im Gehäuseinnenraum ist ein Ringfilterelement angeordnet, welches den Gehäuseinnenraum in eine Rohseite und eine Reinseite unterteilt. An einem axialen Endabschnitt des Ringfilterelements ist ein vorangehend vorgestelltes Dichtungselement angeordnet. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Dichtungselements übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Filtereinrichtung. Im Filtergehäuse ist eine Durchgangsöffnung vorhanden, in welche der axiale Endabschnitt des Ringfilterelements eingesetzt ist, und zwar derart, dass das Dichtungselement die Rohseite gegen die Reinseite des Gehäuseinnenraums abdichtet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Durchgangsöffnung von einer Umfangswandung eingefasst, an deren Innenumfangsseite die Außenumfangsseite des Dichtungskragens wenigstens teilweise anliegt.
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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 die 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 werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1a eine erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungselement,
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1b eine Detaildarstellung des Dichtungselements der 1a im Bereich seines Dichtungskragens,
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2a eine erste Variante des Dichtungselements der 1a,
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2b eine Detaildarstellung des Dichtungselements der 2a im Bereich seines Dichtungskragens,
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3a eine zweite Variante des Dichtungselements der 1a,
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3b eine Detaildarstellung des Dichtungselements der 3a im Bereich seines Dichtungskragens.
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4a eine Weiterbildung des Dichtungselement der 3a,
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4b eine Detaildarstellung des Dichtungselements der 4a im Bereich seines Dichtungskragens,
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5 ein Anwendungsbeispiel des Dichtungselements der 1 bis 4 in einem Flüssigkeitsfilter mit einem Ringfilterelement.
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1a zeigt ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungselements 1 für ein Flüssigkeitsfilter, vorzugsweise für ein Kraftstofffilter. Das Dichtungselement 1 umfasst eine ringförmige Dichtungsscheibe 2 mit einer Durchgangsöffnung 3. Die Durchgangsöffnung 3 ist vorzugsweise konzentrisch in der Dichtungsscheibe 2 angeordnet. Die 1a zeigt die Dichtungsscheibe 2 und somit das Dichtungselement 1 in einem Längsschnitt entlang der Mittellängsachse M der Dichtungsscheibe 2. Durch die Mittellängsachse M ist eine axiale Richtung A der Dichtungselement 1 definiert. Der Mittellängsachse M entspricht auch eine axiale Achse a der Dichtungsscheibe 2. Die Durchgangsöffnung 3 wird gemäß 1 von einem Dichtungskragen 4 eingefasst. Auch der Dichtungskragen 4 besitzt somit in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine ringförmige Geometrie. Der Dichtungskragen 4 ist integral an der Dichtungsscheibe 2 ausgeformt und steht von einer Stirnseite 5 der Dichtungsscheibe 2 in axialer Richtung A von der Dichtungsscheibe 2 ab. Die Dichtungsscheibe 2 und der Dichtungskragen 4 bestehen bevorzugt aus einem Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem Polyamid oder Polypropylen. Der Dichtungskragen 4 ist derart ausgebildet, dass er mittels wenigstens einen axialen Flächenabschnitts 31 mit einem Gehäusewandabschnitt 32 eines Filtergehäuses 21 verpressbar ist.
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Wie der Längsschnitt der 1a erkennen lässt, fluchtet eine Innenumfangsseite 7 des Dichtungskragens 4 mit einer Innenumfangsseite 6 der Dichtungsscheibe 2.
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Die 2a ist eine Detaildarstellung der 1a im Bereich des Dichtungskragens 4. Man erkennt, dass sich der Dichtungskragen 4 in axialer Richtung A zur Dichtungsscheibe 2 hin konisch verjüngt.
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Der Detaildarstellung der 1b entnimmt man weiterhin, dass die in dem Längsschnitt der Dichtungsscheibe 2 entlang deren axialer Achse a bzw. entlang der axialen Richtung A zumindest in einem von der Dichtungsscheibe 2 abgewandten axialen Endabschnitt 9 des Dichtungskragens 4 ein Wanddurchmesser d einer den Dichtungskragen 4 bildenden Umfangswand 8 abnimmt. Dies erleichtert das Einstecken, also die Montage des Dichtungselement 1 an einem Filtergehäuse einer Filtereinrichtung. Diese Variante erlaubt eine stabile Befestigung des Dichtungselements 1 am Filtergehäuse bei gleichzeitig hoher, erzielter Dichtwirkung.
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2a zeigt eine erste Variante des Beispiels der 1a, 1b. Das Beispiel der 2a unterscheidet sich von jenem der 1a, 1b darin, dass sich beim Dichtungselement 1 gemäß 2a eine Außenumfangsseite 10 der den Dichtungskragen 4 bildenden Umfangswand 8 in axialer Richtung A von der Dichtungsscheibe 2 weg konisch verjüngt. Dies erleichtert die axiale Montage des Dichtungselements am Filtergehäuse, ohne dass damit eine Minderung der erzielten Dichtwirkung, selbst bei Relaxation des Materials des Dichtungskragens 4 nach der Montage, einherginge.
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Besonders deutlich lässt sich dies in 2b erkennen, welche in analoger Weise zu den 1b eine Detaildarstellung des Dichtungselement 1 im Bereich des Dichtungskragens 4 ist. Entsprechend 2b nimmt der Wanddurchmesser d der den Dichtungskragen 4 bildenden Umfangswand 8 entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung von der Dichtungsscheibe 4 weg ab.
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Das Beispiel der 3a zeigt eine zweite Variante des Beispiels der 1a, 1b. Das Beispiel der 3a unterscheidet sich von jenem der 1a, 1b darin, dass beim Dichtungselement 1 der 3a am Dichtungskragen 4 eine radial nach außen abstehende Ringwulst 11 integral ausgeformt ist. Auf diese Weise kann eine hohe Vorspannung des Dichtungskragens 4 gegen den Gehäusewandabschnitt des Filtergehäuses und somit eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt werden. Besonders deutlich lässt sich die Ringwulst 11 in 3b erkennen, welche in analoger Weise zu der 1b eine Detaildarstellung des Dichtungselement 1 im Bereich des Dichtungskragens 4 zeigt.
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Entsprechend 3b weist die Ringwulst 11 einen axialen Mittelabschnitt 12 mit maximalem Wulstradius w auf, wobei der Wulstradius w vom axialen Mittelabschnitt weg 12 in und entgegen der axialen Richtung A abnimmt. Auf diese Weise lässt sich eine besonders hohe Vorspannung des Dichtungskragens 4 gegen den Gehäusewandabschnitt des Filtergehäuses erzielen.
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Das Beispiel der 4a zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der 3a, 3b. Die 4b zeigt eine Detaildarstellung des Dichtungselements 1 im Bereich des Dichtungskragens 4. Man erkennt, dass die Ringwulst 11 in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A einen Konturverlauf mit drei lokalen Maxima 13 und zwei axial zwischen diesen drei lokalen Maxima 13 angeordneten lokalen Minima 14 besitzt. In Varianten dieser Ausgestaltungsform kann auch eine größere Anzahl an lokalen Maxima 13 mit axial dazwischen liegenden lokalen Minima 14 vorgesehen sein (in den Figuren ebenfalls nicht gezeigt). In einer weiteren Variante können auch nur zwei lokale Maxima 13 und ein axial dazwischen liegendes lokales Minimum 14 vorgesehen sein (in den Figuren ebenfalls nicht gezeigt). Zumindest beim Dichtungselement 1 der 3a und 4a besitzt die Ringwulst 11 in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A des Dichtungselements 1 einen stetig differenzierbaren, also knickfreien Konturverlauf 15, womit bezüglich der axialen Richtung ein besonders homogene Dichtwirkung einhergeht.
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Die 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Dichtungselements 1 der 1 bis 4 in einer als Flüssigkeitsfilter ausgebildeten Filtereinrichtung 20. Die Filtereinrichtung 20 umfasst ein Filtergehäuse 21, welches einen Gehäuseinnenraum 22 begrenzt. Im Gehäuseinnenraum 22 ist ein Ringfilterelement 23 angeordnet, welches den Gehäuseinnenraum 22 in eine Rohseite 24 und eine Reinseite 25 unterteilt. Wie 5 erkennen lässt, ist an einem axialen Endabschnitt 26 des Ringfilterelements 23 ein vorangehend anhand der 1 bis 4 erläutertes Dichtungselement 1 angeordnet. Im Filtergehäuse 21 ist eine Durchgangsöffnung 27 vorgesehen, in welche der axiale Endabschnitt 26 des Ringfilterelements 23 eingesetzt ist. und zwar derart, dass das Dichtungselement 1 die Rohseite 24 gegen die Reinseite 25 des Gehäuseinnenraums 22 abdichtet.
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Entsprechend 5 ist die Durchgangsöffnung 27 von einer Umfangswandung 28 eingefasst, an deren Innenumfangsseite 29 die Außenumfangsseite 30 des Dichtungskragens 4 teilweise anliegt. Auf diese Weise erfolgt die gewünschte Abdichtung der Rohseite 24 gegen die Reinseite 25.
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Das vorangehend anhand der Beispiele erläuterte Dichtungselement 1 kann ein separates Bauteil sein, es kann aber auch an einer Zarge des Filterelements, 20, welche das eigentliche Filtermedium trägt, oder an einer axialen Endscheibe des Filterelements 20 oder an einem anderen Bauteil der Filtereinrichtung 20 ausgeformt sein (in den Figuren nicht gezeigt). Insbesondere kann das Dichtungselement 1 als axiale Endscheibe 33 der Filtereinrichtung ausgebildet sein. Umgekehrt dazu kann die axiale Endscheibe 33 Teil des Dichtungselements 1 sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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