DE4330839A1 - Filter für die Reinigung von Flüssigkeiten - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Filter für die Reinigung
von Flüssigkeiten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Ein Flüssigkeitsfilter der genannten Art ist beispiels
weise aus der EP-0 314 915 A2 bekannt, wobei der Filter
hier als Ölfilter für die Reinigung von Schmieröl, ins
besondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen,
ausgebildet ist. Auch bei diesem bekannten Filter ist
ein Ableitungskanal vorgesehen, welcher dazu dient, bei
Herausnahme der Filterpatrone die im Filtergehäuse be
findliche Flüssigkeit abzuleiten, z. B. in einen Vorrats
behälter, ohne daß ungefilterte Flüssigkeit zur Reinsei
te des Filters gelangen kann. Während des Betriebes des
Filters, d. h. bei eingesetzter Filterpatrone, muß die
ser Ableitungskanal verschlossen sein, wozu bei dem be
kannten Filter ein separates Verschlußglied in Form ei
nes federbelasteten Ventils vorgesehen ist. Dieses Ven
til umfaßt einen Ventilkörper, einen mit diesem zusammen
wirkenden Ventilsitz und zwei Federn, die in ihrem Zusam
menwirken dafür sorgen, daß bei eingesetzter Filterpa
trone der Ableitungskanal verschlossen gehalten wird und
daß sich der Ableitungskanal bei Herausnahme der Filter
patrone aus dem Filtergehäuse öffnet.
Als nachteilig wird bei diesem Stand der Technik ange
sehen, daß die Mittel für das Verschließen und Freigeben
des Ableitungskanals technisch relativ aufwendig sind
und mehrere Einzelteile umfassen, die bei der Herstel
lung und Montage des Filters zu einem erhöhten Aufwand
und zu hohen Herstellungskosten führen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Filter der ein
gangs genannten Art zu schaffen, der die vorangehend auf
geführten Nachteile vermeidet und der insbesondere mit
einfach und kostengünstig herstellbaren und montierbaren
Mitteln die gewünschte Funktion sicherstellt, nämlich
bei eingesetzter Filterpatrone den Ableitungskanal ver
schlossen zu halten und bei Herausnahme der Filterpatro
ne aus dem Filtergehäuse den Ableitungskanal freizuge
ben, wobei gleichzeitig vermieden wird, daß ungereinigte
Flüssigkeit zur Reinseite des Filters gelangt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch
einen Filter der eingangs genannten Art mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß für die
Sicherstellung der gewünschten Funktion lediglich einfa
che, kostengünstig herstellbare und montierbare Mittel
in dem Filter vorgesehen sind, mit denen die gewünschten
Funktionen sichergestellt werden. Ein separates Ventil
mit mehreren für sich herzustellenden und einzubauenden
Einzelteilen wird nicht mehr benötigt. Aufgrund der ange
gebenen Abstimmung der Höhen, d. h. der axialen Längen
der Stutzen und der Höhenlage der Dichtringe relativ
dazu wird gewährleistet, daß bei einem Herausziehen der
Filterpatrone aus dem Filtergehäuse zunächst die Zuström
seite des Filters mit dem Ableitungskanal verbunden
wird, so daß eine Entleerung des Filtergehäuses erfolgen
kann. Erst bei einem noch weiteren Herausziehen der Fil
terpatrone kommt auch die Reinseite des Filters mit der
Zuströmseite des Filters in Verbindung, wobei zu diesem
Zeitpunkt aber das Filtergehäuse bereits so weit ent
leert ist, daß keine noch nicht gefilterte Flüssigkeit
zur Reinseite gelangen kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die beiden Dichtringe als
Radialdichtringe ausgebildet sind. Hierdurch wird vor
teilhaft sichergestellt, daß für die Erfüllung der Dicht
funktion der Dichtringe keine axialen Kräfte ausgeübt
werden müssen. Die für die Dichtfunktion benötigten ra
dialen Kräfte können einfach durch die elastische Vor
spannung der Dichtringe sichergestellt werden, die bevor
zugt aus einem Elastomer bestehen.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fil
ters, bei der insbesondere die Montage vereinfacht wird,
schlägt vor, daß die beiden Dichtringe zu einem ein
stückigen Dichtkörper zusammengefaßt sind. Statt zweier
einzelner Dichtringe muß so nur noch ein einzelner ring
förmiger Dichtkörper mit der Filterpatrone verbunden
werden, was eine einfachere Herstellung, Lagerhaltung
und Montage ermöglicht.
Der vorgenannte Dichtkörper ist bevorzugt im Querschnitt
stufenförmig oder Z-förmig ausgebildet. Diese Form er
laubt eine einfache Herstellung und einen problemlosen
Übergang von dem einen Dichtring mit geringerem Durchmes
ser zu dem nächsten Dichtring mit größerem Durchmesser.
Der Übergangsbereich von dem einen Dichtring zu dem an
deren Dichtring des Dichtkörpers hat zwar für die Dicht
wirkung keine Funktion, kann aber vorteilhaft für die
Halterung des Dichtkörpers genutzt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, daß die untere Stirnscheibe
mit einem konzentrischen, nach unten vorragenden hohl
zylinderförmigen Steg und einem quer daran anschließen
den, in Radialebene verlaufenden kreisringförmigen Fort
satz ausgebildet ist, wobei zwischen der Unterseite der
Stirnscheibe und dem radial inneren Teil des Fortsatz es
eine Aufnahmenut für den ersten Dichtring gebildet ist.
Hiermit wird eine einfache, problemlos herstellbare Form
der Stirnscheibe und zugleich eine sichere Halterung des
Dichtringes an der Stirnscheibe gewährleistet.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß von dem
radial äußeren Teil des Fortsatz es ausgehend ein zu dem
ersten hohlzylinderförmigen Steg konzentrischer zweiter
hohlzylinderförmiger Steg vorgesehen ist, der den zwei
ten Dichtring radial außenseitig umgibt. Durch diesen
zweiten hohlzylinderförmigen Steg wird der zweite Dicht
ring sowie der gegebenenfalls vorhandene Übergangsbe
reich von dem ersten Dichtring zu dem zweiten Dichtring
nach außen hin geschützt und insbesondere während des
Einsetzens der Filterpatrone in das Gehäuse geführt, so
daß eine lagerichtige Positionierung der Dichtringe ge
währleistet wird. Zudem sorgt der zweite hohlzylinder
förmige Steg dafür, daß die Filterpatrone vor ihrem Ein
satz gegen mechanische Beschädigungen des zweiten Dicht
ringes geschützt wird.
Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß zwischen der
radial äußeren Seite des zweiten Dichtringes und der ra
dial inneren Seite des ihn umgebenden zweiten hohlzylin
derförmigen Steges im Einbauzustand der Filterpatrone
ein Spaltraum vorliegt. Dieser Spaltraum ermöglicht zum
einen ein elastisches Aufweiten des zweiten Dichtringes
bei seinem Aufsetzen auf den zugehörigen Stutzen und er
möglicht zum anderen das Einwirken eines die Dichtwir
kung fördernden Differenzdruckes auf den zweiten Dicht
ring. Im Betrieb des Filters steht nämlich die Flüssig
keit zuströmseitig unter einem höheren Druck als auf der
Abströmseite, wobei in dem Ableitungskanal üblicherweise
sogar ein druckloser Zustand vorliegt. Diese Druckdiffe
renz ergibt eine Kraft auf den zweiten Dichtring, welche
dessen Andruck an den Außenumfang des zugehörigen
Stutzens verstärkt. Wenn der Filter außer Betrieb ge
setzt, d. h. wenn keine Flüssigkeit gefördert wird,
fällt die Druckdifferenz weg, so daß dann die Andruck
kraft des zweiten Dichtringes an den zugehörigen Stutzen
wesentlich vermindert ist. Dies erleichtert das Heraus
ziehen der Filterpatrone aus dem Filtergehäuse erheb
lich, so daß das Herausziehen der Filterpatrone problem
los auch bei solchen Filtern erfolgen kann, bei denen
ein Schraubdeckel des Filtergehäuses mit dem oberen Ende
der Filterpatrone lediglich lösbar verrastet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich
nung zeigen:
Fig. 1 einen vollständigen Filter im Längsschnitt und
Fig. 2 einen Dichtkörper als Teil des Filters aus Fig.
1, im Querschnitt.
Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, besteht der darge
stellte Flüssigkeitsfilter 1 zunächst aus einem Filter
gehäuse 10 mit einem Filtergehäusesockel 11 und einem
lösbaren Schraubdeckel 12. Im Inneren des Filtergehäuses
10 ist eine Filterpatrone 2 angeordnet, die aus einem
Filterstoffkörper 20, z. B. einem zick-zack-förmig gefal
teten Filterpapierkörper, und zwei diesen oben und unten
abdeckenden Stirnscheiben 22 und 23 besteht. Der Sockel
11 des Filtergehäuses 10 ist mit mehreren Kanälen ausge
bildet, wobei hier ein Zulauf 13 für die zu reinigende
Flüssigkeit, ein Ablauf 14 für die gereinigte Flüssig
keit und ein Ableitungskanal 15 für die Entleerung des
Filtergehäuses 10 bei einem Herausnehmen der Filterpatro
ne 2 vorgesehen sind. Im Betrieb des Filters wird die zu
filternde Flüssigkeit üblicherweise von einer Pumpe
durch den Zulauf 13 zum Außenumfang des Filterkörpers 20
gefördert. Von dort durchströmt die Flüssigkeit den Fil
terkörper 20 und gelangt in den Innenraum der Filterpa
trone 2, welcher mit dem Ablauf 14 verbunden ist. Von
dort kann die gefilterte Flüssigkeit ihrem vorgesehenen
Verwendungszweck, beispielsweise einer Zapfstelle oder
einer Schmierstelle oder einer Einspritzanlage oder der
gleichen zugeführt werden. Die Flüssigkeit kann demnach
praktisch beliebig sein, beispielsweise Wasser, Öl,
Kraftstoff oder eine andere Flüssigkeit.
Bei dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des
Filters 1 befindet sich die Filterpatrone 2 in ihrer Ein
baustellung, in welcher sie mit ihrer unteren Stirnschei
be 23 unter Zwischenlage von Dichtringen 36 und 37 auf
zwei rohrförmigen Stutzen 16 und 17, die Teile des Fil
tersockels 11 bilden, aufsitzt. Durch den ersten Dicht
ring 36 ist dabei die Reinseite des Filters 1, d. h. der
Innenraum der Filterpatrone 2, gegen den Ableitungskanal
15 abgedichtet; durch den zweiten Dichtring 37 ist die
Zulaufseite, d. h. der Bereich des Außenumfanges der Fil
terpatrone 2 gegen den Ableitungskanal 15 abgedichtet.
Weiterhin ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß die
Höhe der rohrförmigen Stutzen 16 und 17 unterschiedlich
ist, wobei der innere Stutzen 16 eine größere Höhe auf
weist als der äußere Stutzen 17. Weiterhin befindet sich
im Einbauzustand der zweite, d. h. hier untere Dichtring
37 in einem axialen Abstand vom oberen Ende des zugehöri
gen Stutzens 17, der kleiner ist als der axiale Abstand,
in welchem sich der erste, hier obere Dichtring 36 vom
oberen Ende des zugehörigen Stutzens 16 befindet. Bei
einem Herausziehen der Filterpatrone 2 aus dem Filter
gehäuse 10 bewirkt diese Höhenabstufung und relative An
ordnung von Dichtringen 36, 37 und Stutzen 16, 17 zuein
ander, daß zunächst der zweite Dichtring 37 von dem
Stutzen 17 freikommt. Hierdurch wird eine Strömungsver
bindung vom Zulauf 13 zum Ableitungskanal 15 gebildet,
so daß noch nicht gereinigte Flüssigkeit vom Außenum
fangsbereich der Filterpatrone 2 durch den Ableitungska
nal 15 abströmen kann, z. B. in einen Vorratsbehälter,
der drucklos ist. Während dieses Abströmens sitzt der
erste Dichtring 36 weiterhin auf dem ersten rohrförmigen
Stutzen 16 und hält dort die Abdichtung zwischen der
Reinseite des Filters 1 und dem Ableitungskanal 15 auf
recht. Erst bei einem noch weiteren Herausziehen der Fil
terpatrone 2 in axialer Richtung nach oben kommt auch
der Dichtring 36 vom zugehörigen Stutzen 16 frei, so daß
nun, nachdem die ungereinigte Flüssigkeit bereits durch
den Ableitungskanal 15 abgeströmt ist, auch die noch im
zentralen Innenraum der Filterpatrone befindliche, be
reits gereinigte Flüssigkeit durch den Ableitungskanal
15 abströmen kann. Ein Übertritt von ungereinigter Flüs
sigkeit zur Reinseite des Filters 1 wird dadurch sicher
vermieden.
Zur sicheren und einfachen Anbringung der Dichtringe 36
und 37 ist zum einen vorgesehen, daß diese beiden Dicht
ringe 36, 37 zu einem einstückigen Dichtkörper 3 zusam
mengefaßt sind, wie dies die Fig. 1 der Zeichnung
zeigt. Im Querschnitt ergibt sich dann eine Stufenform
des Dichtkörpers 3, wobei der obere Teil mit dem Dicht
ring 36 einen kleineren Durchmesser und der untere Teil
mit dem zweiten Dichtring 37 einen größeren Durchmesser
aufweist. Weiterhin ist die untere Stirnscheibe 23 der
Filterpatrone 2 zur Halterung des Dichtkörpers 3 zu
nächst mit einem in Axialrichtung nach unten vorragenden
hohlzylinderförmigen Steg 24 und einem sich daran an
schließenden, quer dazu verlaufenden, kreisringförmigen
Fortsatz 25 ausgebildet. Zwischen der radial inneren
Seite des Fortsatzes 25 und der Unterseite der unteren
Stirnscheibe 23 wird so eine Aufnahmenut 26 für den
ersten Dichtring 36 gebildet, wobei die Aufnahmenut 26
radial nach innen hin zum Stutzen 16 offen ist. Vom ra
dial äußeren Teil des Fortsatzes 25 geht schließlich
noch ein weiterer hohlzylinderförmiger Steg 27 aus, der
nach unten weist und frei endet. Dieser zweite Steg 27
umgibt radial außenseitig den zweiten, unteren Dichtring
37 sowie den Übergangsbereich des Dichtkörpers 3 vom
ersten Dichtring 36 zum zweiten Dichtring 37. Zwischen
dem Steg 27 und dem zweiten Dichtring 37 verbleibt ein
kleiner, hier keilförmiger Spaltraum 28, der ein Eindrin
gen von zuströmender Flüssigkeit vom Zulauf 13 auf die
radial äußere Seite des Dichtringes 37 ermöglicht. Da im
Ableitungskanal 15 üblicherweise ein druckloser Zustand
vorliegt, ergibt sich aufgrund der Druckdifferenz zwi
schen der durch den Zulauf 13 zuströmenden Flüssigkeit
und dem drucklosen Zustand im Ableitungskanal 15 eine
Kraft auf den zweiten Dichtring 37, die diesen an den
zugehörigen Stutzen 17 andrückt.
Im Inneren der Filterpatrone 2 ist ein Stützkörper 18 an
geordnet, der gitterartig mit einer hohlzylindrischen
Grundform ausgeführt ist und der ein Kollabieren des
Filterstoffkörpers 20 verhindert.
Schließlich zeigt die Fig. 1 in ihrem oberen Teil noch,
daß der Deckel 12 des Filtergehäuses 10 an seiner Innen
seite mit Rastmitteln 12′ versehen ist, die mit entspre
chend ausgebildeten Gegen-Rastmitteln 22′ zusammenwir
ken, welche an der oberen Stirnscheibe 22 der Filterpa
trone 2 vorgesehen sind. Hierdurch wird, wie an sich be
kannt, erreicht, daß bei einem Abschrauben des Deckels
12 vom Filtergehäuse 10 die Filterpatrone 2 mit nach
oben bewegt wird, wobei dann zunächst, wie bereits be
schrieben, der Dichtring 37 und erst später der Dicht
ring 36 seine Dichtfunktion verliert und so in der ge
wünschten Weise die Ableitung zunächst der noch nicht
gereinigten Flüssigkeit und schließlich der bereits ge
reinigten Flüssigkeit aus dem Filtergehäuse 10 erfolgt.
Falls für die Funktion des Filters 1 erforderlich, kann
der Deckel 12 mit an sich bekannten Mitteln zum Entlüf
ten des Filters 1 ausgebildet sein.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt den ringförmigen Dichtkörper
3 als Einzelteil des Filters gemäß Fig. 1 in vergrößer
ter Darstellung. Im oberen Teil ist der erste Dichtring
36 erkennbar, der radial innenseitig mit zwei im wesent
lichen halbrunden Dichtlippen ausgebildet ist. Radial
außenseitig weist der erste Dichtring 36 eine Schräge 38
auf, die das Einführen des Dichtkörpers 3 in die ihn hal
tende Nut 26 an der unteren Stirnscheibe 23 der Filter
patrone 2 erleichtert. Unterhalb der Schräge 38 befindet
sich eine Eintiefung oder Nut 38′, in welche der radial
innere Teil des Fortsatzes 25 an der unteren Stirnschei
be 23 der Filterpatrone 2 eingreift.
Unterhalb des ersten Dichtringes 36 befindet sich der
zweite Dichtring 37, der mit einem größeren Durchmesser
ausgeführt ist. Vom ersten Dichtring 36 zum zweiten
Dichtring 37 erstreckt sich ein einstückiger Übergangs
bereich 39, der zunächst in Radialebene nach außen und
dann in Axialrichtung nach unten verläuft.
Der ganze ringförmige Dichtkörper 3 mit den beiden Dicht
ringen 36 und 37 und dem Übergangsbereich 39 besteht ein
stückig bevorzugt aus einem Elastomer, wodurch die ge
wünschten elastischen Eigenschaften und eine ausreichen
de Haltbarkeit und einfache Herstellbarkeit gewährlei
stet werden.
Claims (7)
1. Filter für die Reinigung von Flüssigkeiten, insbeson
dere Kraftstoff oder Schmieröl, mit einem im Einbau
zustand zumindest annähernd stehend angeordneten Fil
tergehäuse (10), ferner mit einer in dieses Gehäuse
(10) eingesetzten hohlzylindrischen Filterpatrone
(2) mit einer oberen und einer unteren Stirnscheibe
(22, 23) und mit einem dazwischen angeordneten Fil
terstoffkörper (20), ferner mit einem Zulauf (13)
für die Filterpatrone (2) umströmende, zu reinigende
Flüssigkeit und mit einem mit dem zentralen Innenbe
reich der Filterpatrone (2) verbundenen Ablauf (14)
für gereinigte Flüssigkeit in einem Gehäusesockel
(11) am unteren Ende des Filtergehäuses (10), wobei
der Ablauf (14) durch einen zentrisch in das Innere
der Filterpatrone (2) ragenden rohrförmigen Stutzen
(16) gebildet ist, der unter Zwischenlage eines an
der Stirnscheibe (23) angeordneten Dichtringes (36)
die untere Stirnscheibe (23) durchsetzt, und mit ei
nem durch Herausziehen der Filterpatrone (2) freigeb
baren Ableitungskanal (15) für die Entleerung des
Filtergehäuses (10), wobei der Ableitungskanal (15)
im eingebauten Zustand der Filterpatrone (2) ver
schlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Filtergehäusesockel (11) konzentrisch zum er
sten rohrförmigen Stutzen (16) ein diesen außen um
gebender zweiter rohrförmiger Stutzen (17) vorgese
hen ist, daß der Ableitungskanal (15) zwischen den
beiden Stutzen (16, 17) in das Filtergehäuse (10)
mündet und daß an der unteren Stirnscheibe (23) der
Filterpatrone (2) konzentrisch zum ersten Dichtring
(36) ein zweiter Dichtring (37) vorgesehen ist,
wobei die Höhe der Stutzen (16, 17) und die Höhenla
ge der Dichtringe (36, 37) so abgestimmt sind, daß
bei dem Herausziehen der Filterpatrone (2) aus dem
Gehäuse (10) zunächst der zweite Dichtring (37) von
dem zweiten Stutzen (17) und erst anschließend der
erste Dichtring (36) von dem ersten Stutzen (16)
freikommt.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Dichtringe (36, 37) als Radialdichtringe
ausgebildet sind.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Dichtringe (36, 37) zu einem ein
stückigen Dichtkörper (3) zusammengefaßt sind.
4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtkörper (3) im Querschnitt stufenförmig oder
Z-förmig ausgebildet ist.
5. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die untere Stirnscheibe
(23) mit einem konzentrischen, nach unten vorragen
den hohlzylinderförmigen Steg (24) und einem quer da
ran anschließenden, in Radialebene verlaufenden
kreisringförmigen Fortsatz (25) ausgebildet ist, wo
bei zwischen der Unterseite der Stirnscheibe (23)
und dem radial inneren Teil des Fortsatzes (25) eine
Aufnahmenut (26) für den ersten Dichtring (36) gebil
det ist.
6. Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
von dem radial äußeren Teil des Fortsatzes (25) aus
gehend ein zu dem ersten hohlzylinderförmigen Steg
(24) konzentrischer zweiter hohlzylinderförmiger
Steg (27) vorgesehen ist, der den zweiten Dichtring
(37) radial außenseitig umgibt.
7. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen der radial äuße
ren Seite des zweiten Dichtringes (37) und der radi
al inneren Seite des ihn umgebenden zweiten hohl
zylinderförmigen Steges (27) im Einbauzustand der
Filterpatrone (2) ein Spaltraum (28) vorliegt.
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DE4330839C2 DE4330839C2 (de) | 2002-04-25 |
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