DE69626228T2

DE69626228T2 - Filter

Info

Publication number: DE69626228T2
Application number: DE69626228T
Authority: DE
Inventors: Tuomo Koivula; Marko Kangasniemi
Original assignee: Parker Hannifin Oy
Current assignee: Parker Hannifin Oy
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2016-10-26
Also published as: DE956127T1; EP0956127B1; EP0956127A1; FI955127A; DE69626228D1; FI98990B; US6187191B1; FI955127A0; WO1997015370A1; JPH11514919A; FI98990C

Description

Diese Erfindung betrifft einen Filter zum Filtern einer strömenden Substanz wie z. B. Öl, der ein an einem Ende offenes Gehäuse, einen mit Gewinde versehenen Kragen zum Verbinden des Filters von dem offenen Ende des Gehäuse zu einem Vorrichtungsaufbau, der mit Strömungseinlaß- und auslaßleitungen versehen ist, ein Stützglied, das mit dem mit Gewinde versehenen Kragen verbunden ist, und ein im wesentlichen zylindrisches auswechselbares Filterelement aufweist, das in einem Raum eingesetzt ist, der durch das Stützglied und das Gehäuse begrenzt ist, wobei der Strömungsweg zwischen den Einlaß- und Auslaßleitungen durch den Mantel des Filterelements hindurchgeht.
Eine der Anwendungen von ummantelten zylindrischen Filtern besteht im Filtern von Schmieröl in Verbrennungsmotoren, um so das Öl beim Betrieb frei von Verunreinigungen zu halten. Ein zweites typisches Anwendungsgebiet für Filter dieses Typs ist das Filtern von Hydraulikflüssigkeit in hydraulischen Systemen. Da der Filter beim Betrieb verunreinigt wird und in Intervallen ersetzt werden muß, muß das Filtergehäuse von dem Vorrichtungsaufbau, an der es befestigt ist, entfernbar sein.
Es gibt vorbekannte Ölfilter, in denen das Filtermittel und das umgebene Gehäuse als eine feste Einheit aufgebaut sind, die als solche ersetzbar ist. Eine solche Konstruktion ist jedoch Materialverschwendung und erzeugt auch viel Abfall.
Von einem ökologischem Gesichtspunkt ist es vorzuziehen, ein Gehäuse zu schaffen, das geöffnet werden kann, so daß das verstopfte Filtermittel alleine ersetzt werden kann und das Gehäuse, das ein Ersatzmittel einschließt, wieder an seinen Ort in den Vorrichtungsaufbau zurückgebracht wird. US Patent 5 342 519 wird als ein Beispiel einer solchen Konstruktion genannt, bei der der beschriebene zusammengesetzte Ölfilter ein zylindrisches auswechselbares Filtermittel, eine durchlöcherte Stützröhre innerhalb des Mittels, einen Kragen als eine Verlängerung der Röhre, ein Gehäuse, das das Mittel umgibt, und einen Verbindungsring an der Gehäuseöffnung aufweist. Diese Filterkonstruktion. weist zwei Gewindeverbindungen mit O-Ring Dichtungen auf, von denen die eine das Gehäuse mit dem Verbindungsring und das andere den zusammengesetzten Filter vom Kragen mit dem Vorrichtungsaufbau verbindet, um so eine Dichtung zwischen dem Verbindungsring und dem Vorrichtungsaufbau zu schaffen. Es gibt auch konventionelle zu öffnende Filterkonstruktionen, bei denen eine einzige Gewindeverbindung ausreichend ist, um eine Einheit, die aus einem Filtermittel, einem Gehäuse und irgendwelchen Verbindungsgliedern besteht, mit dem Vorrichtungsaufbau zu verbinden.
Bei auswechselbaren Filtern muß das Gehäuse fest gegen den Vorrichtungsaufbau abgedichtet sein, da sonst das zu filtrierende Medium wie unter Druck stehendes Schmieröl oder Hydraulikflüssigkeit durch die Verbindungen zwischen den Elementen in die Umgebung herausdringen wird.
Ein solches sichtbares Leck wird sofort den Fehler oder die Abwesenheit einer Dichtung deutlich machen. Im Gegensatz dazu zeigen gegenwärtige Filterkonstruktionen nicht nach außen, ob das Filtermittel eingesetzt ist oder nicht. Mit solchen Filtern ist es gut möglich, ein verstopftes Filtermittel zu entfernen und anschließend das Gehäuse an seinen Ort zurückzubringen, ohne das entfernte Filtermittel. Offensichtlich wird als Ergebnis eines solchen Filters eine Filtrierung nicht mehr stattfinden zu ersetzen.
Der Zweck dieser Erfindung ist es, eine Lösung zu erzielen, bei der die Gefahr der oben erwähnten falschen Benutzung be seitigt wird, während gleichzeitig eine einfachere Filterkonstruktion geschaffen wird. Der erfindungsgemäße Filter ist dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement einen Endflansch aufweist, der sich mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden äußeren Rand zu äußeren Oberfläche des Gehäuses erstreckt, welcher äußere Rand Druck ausgesetzt wird und eine dichte Dichtung des Gehäuseendes bildet, wenn das Gehäuse mit dem Vorrichtungsaufbau verbunden ist, und wobei der Endflansch wenigstens eine Öffnung als Teil des Strömungsweges zwischen dem Äußeren des Filterelementes und wenigstens einer Einlaß- oder Auslaßleitung des Vorrichtungsaufbaus aufweist.
Bei einem erfindungsgemäßen Filter bedeutet die Abwesenheit eines Filtermittels im eingesetzten Gehäuse auch, daß das Gehäuse nicht abgedichtet ist, was sofort beim Betrieb als ein Leck am Gehäusepunkt auftreten wird. In diesem Falle wird es beim praktischen Betrieb unmöglich sein, einen Motor, ein hydraulisches System oder ähnliches über eine längere Zeitdauer ohne Filtrieren zu betreiben. Der erfindungsgemäße Filter hat den weiteren Vorteil, die Anzahl getrennter Komponenten der Konstruktion zu verringern und aufgrund der kombinierten Dichtung für das Filtermittel und das Gehäuseende eine weniger komplexe Anordnung zu schaffen.
Das Filtergehäuse wird normalerweise gegen den Vorrichtungsaufbau an einem Ende abgedichtet, wobei der Aufbau sowohl eine Einlaßleitung für die zu filtrierende Strömung als auch eine Auslaßleitung für die filtrierte Strömung aufweist, wobei das Gehäuse an gegenüberliegenden Ende geschlossen ist. Der äußere Rand des Endflansches des Filtermittels bildet dann einen O-Dichtungsring, und das Äußere des Filtermittelmantels steht durch die Strömungsöffnung oder – öffnungen in diesem Ring mit der Strömungsleitung in dem Vorrichtungsaufbau in Verbindung. In den meisten Fällen ist diese Strömungsleitung eine Einlaßleitung für die zu filtrierende Strömung, wobei die Strömung von der Außenseite des zylindrischen Filtermittel zu dessen Innenseite gerichtet wird, von der die gefilterte Strömung sich weiter in eine Auslaßleitung in dem Vorrichtungsaufbau weiterbewegt; eine umgekehrte Strömungsrichtung würde im Prinzip jedoch ebenso möglich sein.
Erfindungsgemäß liegt die ringförmige Dichtung, die durch den Endflansch des Filtermittels gebildet wird, gegen die äußere Oberfläche der Gehäuseöffnung so an, daß der Druck, der innerhalb des Gehäuses vorherrscht, die Beanspruchung der Dichte erhöhen wird. Diese erfindungsgemäße Dichtungsposition, die tatsächlich unabhängig von der Dichtungskonstruktion ist, wird ein besseres Dichten während des Filtriervorgangs liefern, im Gegensatz zu vielen konventionellen Dichtunganordnungen einschließlich der Lösung, die in US Patent 5 342 519 beschrieben ist, bei der der Dichtungsring innerhalb des Gehäuseendes angebracht ist.
Außer einem Gehäuse, einem auswechselbaren Filtermittel und einem durchlöcherten Stützglied mit einem Kragen, der mit dem Mittel verknüpft ist, weist die erfindungsgemäße Filterkonstruktion vorzugsweise einen Verbindungsring zwischen dem Gehäuse und dem Vorrichtungsaufbau auf. In diesem Falle wirkt der Endflansch des Filtermittels als Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Verbindungsring, und der zusammengesetzte Filter kann mit dem Vorrichtungsaufbau als eine Einheit verbunden werden, indem das Kragengewinde in den Vorrichtungsaufbau eingeschraubt wird.
Der Filter, der erfindungsgemäß mit einem auswechselbaren Filtermittel versehen ist, ist besonders geeignet als ein Filter für Hydrauliköl oder Schmieröl, kann jedoch auch als Filter für irgendeine Flüssigkeit, wie Z. B. als Wasser- oder Brennstofffilter verwendet werden.
Die Erfindung soll unten im größeren Detail beispielsweise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
1 einen zusammengesetzten erfindungsgemäßen Filter und einen Vorrichtungsaufbau, an dem der Filter durch Schrauben angebracht werden kann;
2 den Endflansch des Filtermittels der zum Filter als Querschnitt II-II von 3 gehört;
3 eine Ansicht von oben des Endflansches des Filter mittels; und
4 den Entflansch eines Filtermittels einer zweiten Ausführungsform der Verbindung als Querschnitt, der 2 entspricht.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Filter, der Aufschraubfilter 1 genannt wird, der besonders geeignet als auswechselbarer Ölfilter in einem Verbrennungsmotor ist. Der Filter besteht aus Elementen, die, wenn sie wie in 1 zusammengesetzt sind, durch eine Gewindeverbindung 2,3 mit einem Vorrichtungsaufbau 6 verbunden werden können, der Einlaß- und Auslaßleitungen 4,5 für die zu filtrierende Strömung aufweist.
Der Filter 1 weist ein geschlossenes Gehäuse 7, das vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff hergestellt ist und das an einem Ende, das zum Vorrichtungsaufbau 6 gerichtet ist, offen ist, eine durchlöcherte Stützröhre 9, die als Verlängerung einer tiefgezogenen Ausnehmung 8 am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses angebracht ist und an dem Ende, das zum Vorrichtungsaufbau 6 gerichtet ist, in einem Kragen 10 endet, der mit einem Innengewinde 2 versehen ist, ein zylindrisches Filtermittel 12, das in dem Raum 11 zwischen dem Gehäusemantel und der Stützröhre angeordnet ist, und mit einer Filterschicht, die z. B. aus gewelltem Papier oder nicht gewobener Faserpulpe besteht, und einen Verbindungsring 13, auf der gegen das offene Ende des Gehäuses anliegt und Strömungsöffnungen 14 für ankommende Strömung von zu filtrierender Substanz aufweist, die von den Strömungseinlaßleitungen 4 in dem Vor richtungsaufbau in den Filtrierraum 11 innerhalb des Gehäuses geleitet wird. Der Verbindungsring 13 ist mit einer O-Ring-Dichtung 15 versehen, die die Verbindung zwischen dem Verbindungsring und dem Vorrichtungsaufbau 6 abdichtet, wenn der Filter 1 in Stellung geschraubt wird. Andererseits wird die Abdichtung zwischen dem offenen Ende des Gehäuses 7 und dem Verbindungsring 13 erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß das zylindrische Filtermittel 12 mit einem Endflansch 16 ausgerüstet wird, der auf geeignete Weise durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellt ist und einen äußeren Rand aufweist, der als O-Ring-Dichtung 17 zwischen der äußeren Oberfläche des Gehäuseendes und dem Verbindungsring ausgebildet ist und innerhalb seines Randes Strömungseinlässe 18 für die ankommende Strömung der zu filtrierenden Substanz aufweist, die von den Einlaßleitungen 4 in dem Vorrichtungsaufbau 6 in den Filterraum 11 innerhalb des Gehäuses gerichtet wird.
Die Form des Endflansches 16 des Filtermittels ist im Detail in den 2 und 3 gezeigt. Der Flansch weist einen nach unten gekrümmten Randteil 17, der als eine O-Ring-Dichtung zwischen der äußeren Oberfläche der Gehäuseöffnung und dem Verbindungsring dient, und Strömungsöffnungen 18 auf, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, um einen Ring innerhalb des Randbereiches zu bilden. Die Brücken 19 zwischen den Strömungsöffnungen 18 werden dann Flansch 16 des Randbereichs 17 mit dem inneren Teil 20 verbinden, der das Ende des Filtermittels stützt. Eine Öffnung 21 ist im Zentrum des Flansches 16 vorgesehen, damit der Flansch um den Filterkragen 10 herum eingepaßt werden kann, wie dies in 1 gezeigt ist.
4 zeigt eine optionale Ausführungsform des Endflansches 16 des Filtermittels, wobei einer der Unterschiede der Ausführungsformen der 2 und 3 darin besteht, daß sein Außenrand 17, der als Dichtung wirkt, V-Form gegeben worden ist, was es ihm ermöglicht, durch Flachwerden oder Öffnen nachzugeben, abhängig vom Druck, der darauf ausgeübt wird. Es sollte in diesem Zusammenhang bemerkt werden, daß einem flexiblen Endflansch 16, der als Dichtung wirkt, unterschiedli che Konstruktionen innerhalb des Bereichs des professionellen Know-hows gegeben werden können. In diesem Falle ist es auch möglich, wenigstens die Komponenten 20 des Flansches, die gegen das Ende des Filtermittels anliegen, aus einem mehr starren Material zusammen mit einem weicheren Material auszubilden, das als Dichtung besonders geeignet ist und als äußerer Rand 17 des Flansches verwendet wird.
Ein Filter, der wie in 1 zusammengesetzt ist, wird an dem Vorrichtungsaufbau 6 dadurch angebracht, indem das Innengewinde 2 im Kragen 10 in das damit zusammenpassende Außengewinde 3 des Vorrichtungsaufbaus eingeschraubt wird. Wenn der Filter 1 in Betrieb ist, wird die zu filtrierende Strömung von Einlaßleitungen 4 durch den Verbindungsring und die Strömungseinlässe 14,18 im Endflansch des Filtermittels in einen Filterraum 11 gerichtet, der durch das Gehäuse 7 begrenzt ist, von wo die Strömung durch die Filtermaterialschicht im Filtermittel 12 und die durchlöcherte Röhre 9 in den Raum 22 innerhalb der Röhre filtriert wird, von wo die filtrierte Strömung in die Auslaßleitung 5 in dem Vorrichtungsaufbau entfernt wird. Die Strömungsrichtung ist in 1 mit Pfeilen angezeigt.
Ein verstopftes Filtermittel 12 wird dadurch ersetzt, daß der Filter 1 vom Vorrichtungsaufbau 6 abgeschraubt wird, indem das Gehäuse 7, die Stützröhre 9 und der Kragen 10, die als ein festes Stück miteinander ausgebildet sind, vom Verbindungsring 13 abgezogen wird und indem das Filtermittel 12 vom Raum 11 zwischen dem Gehäuse und der Stützröhre entfernt wird. Danach wird ein neue Filtermittel 12 in den Raum 11 eingesetzt, wobei der äußere Rand 17 seines Endflansches 16 als Dichturig um die Öffnung des Gehäuses 7 eingesetzt wird, und anschließend wird der Verbindungsring 13 an seinen Ort gedrückt, und der so zusammengesetzte Filter wird an dem Vorrichtungsaufbau 6 befestigt, indem er als Einheit auf den Aufbau aufgeschraubt wird.
Es ist offensichtlich für den Fachmann, daß die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nicht auf die oben gegebenen Beispiele eingeschränkt sind, sondern im Bereich der beigefügten Ansprüche variiert werden können. So kann die Gewindeverbindung zwischen dem Filter 1 und dem Vorrichtungshauptteil 6 von 1 dadurch abweichen, daß der Filterkragen 10 mit einem Außengewinde und der Vorrichtungskörper mit einem passenden Innengewinde versehen ist.

Claims

Filter (1) zum Filtern einer strömenden Substanz wie B. Öl, der ein an einem Ende offenes Gehäuse (7), einen mit Gewinde versehenen Kragen (10) zum Verbinden des Filters von dem offenen Gehäuseende zu einem Vorrichtungsaufbau (6), der mit Strömungseinlaß- und -auslaßleitungen (4,5) versehen ist, ein Stützglied (9), das mit dem mit Gewinde versehenen Kragen verbunden ist, und ein im wesentlichen zylindrisches auswechselbares Filterelement (12) aufweist, das in einen Raum eingesetzt ist, der durch das Stützglied und das Gehäuse begrenzt ist, wobei der Strömungsweg zwischen den Einlaß- und Auslaßleitungen durch den Mantel des Filterelementes hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (12) einen Endflansch (16) mit einem äußeren Umfangsrand (17) aufweist, der sich zur äußeren Oberfläche des Gehäuses erstreckt, welcher äußere Rand Druck ausgesetzt wird und eine feste Dichtung mit dem Gehäuseende bildet, wenn das Gehäuse durch Schrauben des mit Gewinde versehenden Kragens (10) mit dem Vorrichtungsaufbau verbunden wird, und daß der Endflansch wenigstens eine Öffnung (18) als Teil des Strömungsweges zwischen dem Äußeren (11) des Filterelementes und wenigstens einer Einlaß- oder Auslaßleitung (4) des Vorrichtungsaufbaus (6) aufweist.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnungen (18) regelmäßig beabstandet sind, um einen Ring zu bilden, in dem die Brücken (19) zwischen den Strömungsöffnungen den als Dichtung wirkenden ringförmigen Randbereich (17) des Flansches (16) mit dem inneren Bereich (20) des Flansches verbinden, der gegen das Ende des Filtermittels (12) anliegt.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöffnungen (18) im Flansch mit der Einlaßleitung (4) für die zu filtrierende Strömung in Verbindung stehen und daß das Innere (22) des Mantels des Filtermittels (12) mit der Auslaßleitung (5) für filtrierte Strömung in dem Einrichtungsaufbau (6) in Verbindung steht.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (9) eine achsiale Stellung hat, die einen zylindrischen Raum für das Filterelement (12) zwischen dem Stützglied und dem Gehäuse (7) begrenzt, wobei der mit Gewinde versehene Kragen (10) ein Ende des Stützgliedes bildet.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied aus einer durchlöcherten Stützröhre (9) besteht.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Verbindungsring (13) zwischen dem offenen Gehäuseende und dem Vorrichtungsaufbau (16) gibt, wobei der äußere Umfangsrand (17) des Endflansches (16) eine Dichtung zwischen dem Gehäuseende und dem Verbindungsring bildet.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endflansch (16) des Filtermittels, der die Dichtung (17) bildet, durch Spritzgießen von Kunststoff in einem Stück hergestellt ist.
Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (1) ein auswechselbarer Filter für hydraulisches oder Schmieröl ist, der mit einem auswechselbarem Filtermittel (12) versehen ist.