DE19746752C2 - Ring-Filtereinsatz - Google Patents
Ring-FiltereinsatzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ring-Filtereinsatz nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ölfiltereinsätze für Brennkraftmaschinen bestehen im allge
meinen aus einer rohrförmigen radial durchlässigen Träger
zarge als Stützgerüst für ein Filtermaterial, das die Trä
gerzarge ringförmig umschließt. Das Filtermaterial wird ra
dial von außen vom zu reinigenden Medium angeströmt und ge
langt nach dem Passieren des Filtermaterials in einen Rein
raum im Inneren des Filtereinsatzes, von dem aus das gerei
nigte Medium der weiteren Verwendung zugeführt wird. Das
Filtermaterial ist in der Regel ein sternförmig gefaltetes
Bahnenmaterial.
An mindestens einer Stirnseite des Filtereinsatzes ist eine
Endscheibe angeordnet, die dicht mit der jeweiligen Stirn
seite des Filtereinsatzes und zumindest kraftschlüssig mit
der Trägerzarge verbunden ist, wodurch an dieser Stirnseite
ein strömungsdichter Abschluß zwischen der Rohseite und dem
gegenüber dem Filtergehäuse zu dichtenden Reinraum besteht.
Die Endscheibe weist eine zentrale Ausnehmung auf, über die
das gereinigte Medium aus dem Reinraum abströmen kann. In
die Ausnehmung ist jeweils ein Dichtring eingesetzt.
Bei einer Dichtung des Filtereinsatzes in einem Filtergehäu
se durch ein axiales Verspannen über den Dichtring sind die
in Achsrichtung wirkenden Druckkräfte problematisch. Das
Filtermaterial ist nämlich zur Aufnahme von Kräften ungeeig
net; derartige Kräfte können das Filtermaterial schädigen
und zur Funktionsunfähigkeit des Filtereinsatzes führen.
Um eine Beschädigung des Filtermaterials zu vermeiden und
zugleich eine hohe Dichtwirkung zu erzielen, kann zwischen
dem Filtermaterial und der jeweils zugehörigen Endscheibe
eine relativ dicke Klebemittelschicht eingebracht werden.
Das Klebemittel gleicht Längentoleranzen zwischen den End
scheiben des Filtereinsatzes und der Trägerzarge aus. Da
durch besteht über die Klebemittelschicht ein Kraftschluß
zwischen der Trägerzarge und einer jeweils angrenzenden End
scheibe. Hieraus resultiert wiederum, daß die axialen auf
den Filtereinsatz einwirkenden Einspannkräfte primär von der
Trägerzarge aufgenommen werden können. Das Filtermaterial
erfährt damit axial keine materialschädigende Druckbeauf
schlagung. Das Klebemittel auf eine Endscheibe aufzubringen,
ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Die Klebeschicht benö
tigt zum Aushärten eine relativ lange Zeitspanne, während
der Filtereinsatz nicht weiter verarbeitet werden kann. Au
ßerdem wird nicht ausgeschlossen, daß zumindest ein Teil der
Axialkräfte auch auf das Filterelement übertragen wird.
Aus der DE 195 48 864 A1 ist ein Ring-Filtereinsatz der ein
gangs genannten Art bekannt, dessen Trägerzarge in einem ra
dial innerhalb des Filtereinsatzes liegenden Reinraum für
das zu reinigende Medium angeordnet und von einem Filterma
terial umschlossen ist. Eine Endscheibe des Ring-
Filtereinsatzes ist an einer Stirnseite des Filtermaterials
angeordnet und weist eine mit dem Reinraum kommunizierende
Ausnehmung auf, in die ein Dichtring dicht einragt. Die Trä
gerzarge ist an ihrem der Endscheibe zugewandten Ende unmit
telbar von dem Dichtring beaufschlagt, wobei der Dichtring
in der Ausnehmung axial beweglich gelagert ist. Wenn der
Filtereinsatz in ein Filtergehäuse eingebaut ist, ist der
Dichtring zwischen der Trägerzarge und dem Filtergehäuse
oder einem Stutzen des Filtergehäuses axial verspannt und
liegt dabei radial außen dicht an der jeweils zugehörigen
Endscheibe an, wobei die Trägerzarge im Stirnbereich einen
Auflagesitz mit einer Ringschulter aufweist, die für den
Dichtring eine axiale Anschlagfläche und eine radial innen
liegende Anschlagfläche aufweist.
Aus der DE 297 04 360 U1 ist ein Ring-Filtereinsatz bekannt,
bei dem ebenfalls ein Dichtring durch eine Ausnehmung einer
Endscheibe hindurch eine Trägerzarge axial beaufschlagt. Zu
diesem Zweck weist auch hier die Trägerzarge im Stirnbereich
einen Auflagesitz mit einer Ringschulter auf, die eine axia
le Anschlagfläche und eine radial innenliegende Anschlagflä
che besitzt. Zwischen dem Dichtring und der Endscheibe ist
dabei ein radialer Spalt ausgebildet. Die Abdichtung zwi
schen der Endscheibe und der Trägerzarge erfolgt dann entwe
der durch eine materialeinheitliche und geschlossene Verbin
dung zwischen Endscheibe und Trägerzarge oder durch einen L-
förmigen Querschnitt des Dichtringer, der sich in axialer
Richtung einerseits an der axialen Anschlagfläche der Trä
gerzarge und andererseits an einem radial nach innen vorste
henden Rand der Endscheibe axial abstützt.
Bei den gattungsgemäßen Ring-Filtereinsätzen werden die
axialen Einspannkräfte, denen ein in ein Filtergehäuse ein
gesetzter Filtereinsatz ausgesetzt ist, zumindest an einem
Stirnende des Filtereinsatzes ohne eine axiale Krafteinlei
tung auf die an diesem Ende liegende Endscheibe übertragen.
Die axial von dem Filtergehäuse aus auf den Filtereinsatz
einwirkenden Einspannkräfte werden daher unmittelbar über
den Dichtring auf die Trägerzarge übertragen, mit der Folge,
daß das Filtermaterial von Axialkräften vollständig entla
stet ist. Eine Beschädigung des Filtermaterials wird somit
vermieden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
bei einem gattungsgemäßen Filtereinsatz die erzielbare
Dichtwirkung zu verbessern.
Bei einer in Längsrichtung auf den Filtereinsatz wirkenden
Einspannkraft, wie sie sich bei einem axial dichten Verspan
nen des Filtereinsatzes in einem Filtergehäuse ergibt, ver
formt sich der Dichtring axial und radial und legt sich da
bei mit Druck an den Öffnungsrand der jeweiligen Endscheibe
des Filtereinsatzes an, wodurch ein strömungsdichter Ab
schluß zwischen Dichtring und zugehöriger Endscheibe bewirkt
ist. Der jeweilige Auflagesitz der Trägerzarge für einen
Dichtring ist als Ringschulter mit einer axialen und einer
radialen Anschlagfläche ausgebildet, wobei die axiale An
schlagfläche gegenüber der radialen Anschlagfläche geneigt
ist. Die axiale Anschlagfläche steigt erfindungsgemäß zu dem
jeweiligen axialen Ende des Filtereinsatzes hin konusförmig
an und schließt vorzugsweise mit der radialen Anschlagfläche
einen Winkel von etwa 70° bis 80° ein. Durch diese Ausfüh
rung des Auflagesitzes wird verhindert, daß der Dichtring
auf dem Auflagesitz unter der Wirkung der axialen Druckkraft
nach radial innen abrutschen kann. Der Dichtring ist jeweils
durch die ansteigende axiale Anschlagfläche des Auflagesit
zes gezwungen, sich an die radiale Anschlagfläche anzulegen.
Jeder Dichtring liegt jeweils mit Druck sowohl an der axia
len als auch an der radialen Anschlagfläche der Trägerzarge
an.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Endscheiben aus einem ko
stengünstigen Material, insbesondere aus einem plastifizier
baren Kunststoff, bestehen können, mit dem eine dichte Ver
bindung zu dem Filtereinsatz erzeugbar ist. Bei Verwendung
eines plastifizierbaren Kunststoffes werden die dem Filter
material jeweils zugewandten Seiten aufgeschmolzen, wobei
die Stirnseiten des Filtermaterials in die Endscheiben ein
plastifiziert werden. Der Einsatz von Klebemittel entfällt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den
weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeich
nungen zu entnehmen.
Es zeigen
Fig. 1 einen Filtereinsatz im Längsschnitt in einem strich
punktiert angedeuteten Filtergehäuse,
Fig. 2 den Filtereinsatz in Draufsicht,
Fig. 3 Detail "III" aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Der dargestellte Öl- oder Kraftstoffiltereinsatz 1 für Ver
brennungsmotoren besteht aus einer Kunststoff-Trägerzarge 2,
einem Filtermaterial 3 in der Form eines sternförmig gefal
teten Bahnenmaterials und einer an jeder Stirnseite des Fil
tereinsatzes 1 angeordneten Endscheibe 5 mit jeweils einem
Dichtring 7. Die Trägerzarge 2 ist rohrförmig und radial
durchlässig. Das Filtermaterial 3 in der Form des sternför
mig gefalteten Bahnenmaterials umschließt ringförmig den Au
ßenmantel der Trägerzarge 2. Die einzelnen Filterfalten des
Filtermaterials 3 liegen radial am Außenmantel der Träger
zarge 2 an. Das Filtermaterial 3 wird radial von außen nach
innen von dem zu reinigenden Medium durchströmt, das nach
dem Passieren des Filtermaterials 3 durch Ausnehmungen in
der Trägerzarge 2, die zwischen ein Stützgerüst bildenden
Ringelementen und Längsstegen der Trägerzarge 2 ausgebildet
sind, in den Reinraum 4 geleitet wird. Das gereinigte Medium
strömt durch einen der beiden Dichtringe 7, die jeweils in
eine zentrale Ausnehmung 6 in den Endscheiben 5 eingesetzt
sind, aus dem Filter ab. In der Fig. 1 deuten Strömungspfei
le den Durchfluß durch den Filtereinsatz 1 an.
Die Dichtringe 7 liegen mit radial nach außen gerichtetem
Druck jeweils am Öffnungsrand einer Ausnehmung 6 in der je
weiligen Endscheibe 5 an. Hierdurch ist die jeweils außer
halb des Filtermaterials 3 liegende Rohseite 21 zwischen den
Dichtringen 7 und der jeweils zugehörigen Endscheibe 5 strö
mungsdicht gegenüber dem Reinraum 4 im Inneren des Fil
tereinsatzes 1 abgeschlossen. Im übrigen sorgen bei in ein
Filtergehäuse 17 eingesetztem Filtereinsatz 1 die Dichtringe
7 durch Anlage an dem Filtergehäuse 17 für die erforderliche
Dichtung zwischen Roh- und Reinraum 21 bzw. 4.
Jeder der beiden Dichtringe 7 liegt an einem Auflagesitz der
Trägerzarge 2 an, der jeweils als Ringschulter 8 mit einem
axial überstehenden Randabschnitt 13 ausgebildet ist. Die
jeweils radial innenliegende Mantelfläche der Wandabschnitte
13 bildet eine radiale Anschlagfläche 10 für den jeweiligen
Dichtring 7. Zwischen dem Wandabschnitt 13 und dem Innenman
tel 14 der Trägerzarge 2 ist eine stirnseitige axiale An
schlagfläche 9 gebildet.
Die axiale Anschlagfläche 9 ist abgeschrägt und verläuft ge
neigt gegenüber der Horizontalen. Die axiale Anschlagfläche
9 steigt zum jeweils zugewandten axialen Ende des Filterein
satzes 1 hin konusförmig an, wobei der Winkel der axialen
Anschlagfläche 9 zur radialen Anschlagfläche 10 etwa 70° bis
80° beträgt. Die durch die Neigung der axialen Anschlagflä
che 9 ringförmige Vertiefung im Übergang zur radialen An
schlagfläche 10 verhindert, daß der Dichtring 7 unter einem
axialen Anpreßdruck nach radial innen ausweichen kann. Die
Neigung zwingt den Dichtring 7 zur Anlage an die radiale An
schlagfläche 10.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, übersteigt die Länge lf des
Filtermaterials die Länge lz der Trägerzarge 2. Die Stirnbe
reiche des Filtermaterials 3 sind jeweils in die Endscheiben
5, die aus einem plastifizierbaren Kunststoff gefertigt
sind, eingeschmolzen, wodurch eine dichte Verbindung herge
stellt ist. Der Bereich, in den das Filtermaterial einpla
stifiziert ist, erfaßt nur einen Teilbereich der Höhe einer
Endscheibe. Die Länge lz der Trägerzarge 2 ist so gewählt,
daß zwischen den Stirnseiten 15 der Wandabschnitte 13 auf
der Trägerzarge 2 und den Innenseiten 16 der Endscheiben 5
ein Spalt der Höhe d ausgebildet ist; die Länge lz der Trä
gerzarge 2 ist also geringer als der Abstand ls zwischen den
beiden Endscheiben 5. Wegen des axialen Spaltes hat die Trä
gerzarge 2 axial zunächst keinen unmittelbaren Kontakt mit
den Endscheiben 5. Dadurch sind die Endscheiben 5 und das
Filtermaterial 3 von jeglicher axialen Anpreßkraft, die
durch ein axiales Verspannen des Filters in einem Filterge
häuse erzeugt wird, befreit. Hierdurch wird eine Beschädi
gung des Filtermaterials 3 sicher vermieden. Die axiale An
preßkraft wird ausschließlich über den Dichtring 7 unmittel
bar auf die praktisch frei schwimmend gelagerte Trägerzarge
2 übertragen. In der Fig. 1 sind die axialen Einspannkräfte
mit Pfeilen F symbolisiert.
Am Innenumfang der Endscheiben 5 kann jeweils eine Ringstufe
12 vorgesehen sein. Von den beiden hierdurch gebildeten In
nendurchmessern ist der größere der Trägerzarge 2 zugewandt.
Hierdurch erhalten die Dichtringe 7 eine Fixiersicherung in
nerhalb der Endscheiben 5 gegen ein Herausfallen aus dem
Filtereinsatz 1.
Aus der strichpunktierten Darstellung des Filtergehäuses 17
in Fig. 1 läßt sich die Einbausituation des Filtereinsatzes
1 in dem Filtergehäuse 17 erkennen. Die Stutzen 19 pressen
die jeweiligen Dichtringe 7 radial nach außen gegen den Öff
nungsrand der Ausnehmung 6 in der jeweiligen Endscheibe 5,
wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Außenmantel des Dich
tringes 7 und der Ausnehmung 6 erzeugt wird. Das Aufspreizen
der Dichtringe 7 durch die Stutzen 19 bewirkt außerdem ein
Abdichten zwischen dem Innenmantel der Dichtringe 7 und dem
Stutzen 19. Durch die axiale Einspannung des Filtereinsatzes
über die Dichtringe 7 ist ferner eine axiale Dichtung gegen
über dem Filtergehäuse gegeben bzw. möglich.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an beiden
Stirnseiten des Filtereinsatzes 1 Dichtringe 7 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Lösung kann selbstverständlich auch bei
einem Filtereinsatz 1 realisiert sein, der auf einer axialen
Endseite mit einer geschlossenen Endscheibe versehen ist.
Der Kern der Erfindung besteht nämlich allein darin, axiale
Einspannkräfte bei einem gattungsgemäßen Ringfiltereinsatz 1
von dem Filtermaterial 3 fern zu halten. Dafür reicht es
aus, wenn an einem axialen Stirnende des Filtereinsatzes 1
eine Ringdichtung 7 beweglich in der zugehörigen Endscheibe
5 gelagert ist. Denn auch in einem solchen Fall werden die
axialen Einspannkräfte ohne Beeinflussung des Filtermateri
als 3 innerhalb des Filtereinsatzes 1 übertragen. Die Trä
gerzarge 2 darf an der geschlossenen Endscheibe kraftschlüs
sig anliegen. Dies ergibt sich daraus, daß an der gegenüber
liegenden offenen Endscheibe 5 keine axialen Kräfte übertra
gen werden, so daß die axialen Einspannkräfte vollständig
über die Trägerzarge 2 und die geschlossene Endscheibe 5
übertragen werden.
Claims (5)
1. Ring-Filtereinsatz zum Einsatz in ein Filtergehäuse, ins
besondere für ein Öl- oder Kraftstoffilter eines Verbren
nungsmotors,
- - mit einer Trägerzarge (2) in einem radial innerhalb des Filtereinsatzes liegenden Reinraum (4) für das zu reini gende Medium,
- - mit einem die Trägerzarge (2) umschließenden Filtermateri al (3),
- - mit mindestens einer Endscheibe (5) mit einer mit dem Reinraum (4) kommunizierenden Ausnehmung (6) an einer Stirnseite des Filtermaterials (3),
- - mit einem in die Ausnehmung (6) der mindestens einen End scheibe (5) dicht einragenden Dichtring (7),
- - die Trägerzarge (2) an ihrem der mindestens einen mit ei ner Ausnehmung (6) versehenen Endscheibe (5) zugewandten Ende unmittelbar von dem Dichtring (7) beaufschlagt ist,
- - der Dichtring (7) in der Ausnehmung (6) der zugehörigen Endscheibe (5) axial beweglich gelagert ist,
- - bei in ein Filtergehäuse (17) eingebautem Zustand des Fil tereinsatzes (1) der Dichtring (7) zwischen der Trägerzar ge (2) und dem Filtergehäuse (17) oder einem Stutzen (19) des Filtergehäuses (17) axial verspannt ist und dabei ra dial außen dicht an der jeweils zugehörigen Endscheibe (5) anliegt,
- - die Trägerzarge (2) im Stirnbereich einen Auflagesitz mit einer Ringschulter (8) aufweist, die eine axiale und eine radiale Anschlagfläche (9, 10) für den Dichtring (7) um faßt,
- - die axiale Anschlagfläche (9) der Ringschulter (8) radial nach innen zu dem jeweiligen axialen Ende des Filterein satzes (1) hin konisch ansteigt,
- - die radiale Anschlagfläche (10) bezüglich des Dichtringes (7) radial außen angeordnet ist.
2. Filtereinsatz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale und axialen Anschlagflächen (9, 10) der
Ringschulter (8) einen Winkel von etwa 70° bis 80° ein
schließen.
3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Innenumfang der eine Ausnehmung (6) aufweisenden min
destens einen Endscheibe (5) eine Ringstufe (12) als Fixier
sicherung gegen ein axiales Herausgleiten der Ringdichtung
(7) vorgesehen ist, wobei von den beiden sich durch die
Ringstufe (12) ergebenden, Innendurchmessern der größere der
dem Reinraum (4) des Filtereinsatzes (1) zugewandt ist.
4. Filtereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Endscheibe (5) aus einem plastifi
zierbaren Kunststoff besteht, in den die zugehörige Stirn
seite des Filtermaterials (3) über eine Teilhöhe der betref
fenden Endscheibe (5) dicht eingeformt ist.
5. Filtereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerzarge (2) aus Kunststoff besteht.
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- 1997-10-23 DE DE1997146752 patent/DE19746752C2/de not_active Expired - Lifetime
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