DE102008059412B4

DE102008059412B4 - Filtereinrichtung, insbesondere Flüssigkeitsfilter für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102008059412B4
Application number: DE200810059412
Authority: DE
Inventors: Christopher Marc Sturgess; Gunther Kraft; Dr. Spennemann Alrun; Thomas Tschech
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: DE102008059412A1; DE202008000218U1

Abstract

Filtereinrichtung, insbesondere Flüssigkeitsfilter in Brennkraftmaschinen, mit einem Filtergehäuse (2) zur Aufnahme eines Filterelements und einem Anschlussflansch (4) mit mindestens einer Zufuhr- oder Abströmleitung (6), über die zu reinigendes oder gereinigtes Fluid in das Filtergehäuse (2) einzuleiten oder daraus abzuleiten ist, wobei der Anschlussflansch (4) als separat vom Filtergehäuse (2) ausgebildetes Bauteil ausgeführt und mit dem Filtergehäuse (2) zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2) und der Anschlussflansch (4) korrespondierende, den Anschluss (7, 8) für die Zufuhr- bzw. Abströmleitung (6) umschließende Kontaktflächen (3, 5) aufweisen, die in montierter Position unmittelbar aufeinander liegen, wobei die Kontaktflächen (3, 5) am Filtergehäuse (2) und am Anschlussflansch (4) miteinander verschweißt sind, wobei jede Kontaktfläche (3, 5) mindestens zwei geschlossene bzw. ringförmige Kontaktschleifen (3a, 3b, 3c, 3d; 5a, 5b, 5c, 5d) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Flüssigkeitsfilter für Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 199 55 206 A1 ist ein Kraftstofffilter für Brennkraftmaschinen bekannt, der in einem Filtergehäuse ein Filterelement aufweist, welches von dem zu filtrierenden Kraftstoff durchströmt wird. Die Einleitung des Kraftstoffes in das Filtergehäuse sowie die Ableitung des gereinigten Fluids erfolgt über einen Anschlussflansch, in den Zufuhr- und Abströmleitungen für den Kraftstoff eingebracht sind. Der Anschlussflansch ist als Filterkopf ausgeführt, der von oben auf das topfförmige Filtergehäuse aufgesetzt und mit diesem durch Verpressen, Verschrauben oder Verschnappen verbunden wird.
Die FR 2 864 910 A1 zeigt einen Flüssigkeitsfilter mit einer Aufnahme für ein Filterelement und einem separat von der Aufnahme ausgeführten Anschlussflansch mit Zufuhr- und Abströmleitungen.
Aus der US 2 354 238 A ist ein zylindrisches Gehäuse eines Ölfilters bekannt, an dem radial an der Außenseite ein Flansch mit einer Zufuhr- und einer Abströmöffnung für ein Fluid angebracht ist.
Offenbarung der Erfindung
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Filtereinrichtung zu schaffen, deren Zufuhr- bzw. Abströmleitung sich an einem separat ausgebildeten Anschlussflansch befindet, welcher mit einfachen Maßnahmen Platz sparend und sicher mit dem Filtergehäuse zu verbinden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird insbesondere zur Flüssigkeitsfiltration in Brennkraftmaschinen eingesetzt, vorzugsweise für die Filtration von Kraftstoff. Grundsätzlich kommen aber auch alternative Anwendungen in Betracht, beispielsweise die Filtration von gasförmigen Fluiden, insbesondere in Kraftfahrzeugen wie z. B. die Filtration der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft oder die dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft.
Die Filtereinrichtung weist ein Filtergehäuse zur Aufnahme eines Filterelements auf sowie einen separat ausgebildeten Anschlussflansch, der mit zumindest einer Zufuhr- bzw. einer Abströmleitung versehen ist, vorzugsweise aber sowohl mit einer Zufuhrleitung als auch mit einer Abströmleitung. Die Verbindung des Anschlussflansches mit dem Filtergehäuse erfolgt im Wege des Verschweißens, wofür sowohl auf der Außenseite des Filtergehäuses als auch am Anschlussflansch miteinander korrespondierende Kontaktflächen vorgesehen sind, die in der montierten und miteinander verschweißten Position unmittelbar aufeinander liegen. Diese Kontaktflächen schließen den Anschluss für die Zufuhr- bzw. die Abströmleitung am Anschlussflansch ein.
Auf diese Weise werden verschiedene Vorteile erzielt. Zum einen wird eine sichere, dauerhafte Verbindung des Anschlussflansches mit dem Filtergehäuse erreicht. Da die Verbindung im Wege des Verschweißens erfolgt, sind keine zusätzlichen Verbindungselemente wie Schrauben, Klipse oder dergleichen erforderlich, wodurch der Aufbau vereinfacht wird.
Zum andern wird eine druck- und strömungsdichte Abdichtung des Anschlusses für die Zufuhr- bzw. Abströmleitung erreicht. Die Strömungsverbindung zwischen der Zufuhr- bzw. Abströmleitung und einem zugeordneten Strömungsweg innerhalb des Filtergehäuses erfolgt über miteinander korrespondierende Strömungsöffnungen sowohl am Anschlussflansch als auch in der Wandung des Filtergehäuses, wobei diese Strömungsöffnungen von den jeweiligen Kontaktflächen auf der Außenseite des Filtergehäuses bzw. am Anschlussflansch eingeschlossen sind. Nach dem Verschweißen der miteinander korrespondierenden Kontaktflächen am Filtergehäuse bzw. am Anschlussflansch sind die miteinander fluchtenden Strömungsöffnungen nach außen druck- und strömungsdicht abgeschlossen. Zusätzliche Abdichtmaßnahmen, beispielsweise Dichtringe oder dergleichen, sind nicht erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung erfolgt das Verschweißen der Kontaktflächen im Wege des Infrarotschweißens. Hierbei werden die beteiligten Schweißflächen, also die Kontaktflächen am Filtergehäuse und am Anschlussflansch, gleichzeitig über Infrarotstrahlen soweit erwärmt, bis die Schweißtemperatur erzielt ist. Anschließend werden die Kontaktflächen aufeinander gelegt (Spiegelschweißen). Das Infrarotschweißen hat den Vorteil, dass es Platz sparend durchgeführt werden kann und keine zusätzlichen Werkzeuge für die Durchführung des Schweißvorganges erfordert. Außerdem kann es Material schonend durchgeführt werden, so dass eine Beschädigung des Filtergehäuses oder des Anschlussflansches auch bei einer Ausführung in Kunststoff nicht zu erwarten ist.
Die Kontaktfläche an jedem Bauteil – also sowohl am Filtergehäuse als auch am Anschlussflansch – weist zumindest eine geschlossene Kontaktschleife mit einer umlaufenden Kontaktbahn auf, die wenigstens einen Anschluss für die Zufuhr- bzw. Abströmleitung einschließt. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei derartige Kontaktschleifen, beispielsweise auch drei Kontaktschleifen vorgesehen. Diese können sich berühren bzw. sich abschnittsweise eine Kontaktbahn teilen, welche Bestandteil der Kontaktschleife ist. Man erhält auf diese Weise zwei oder mehrere geschlossene Schleifen, die beispielsweise jeweils einen runden oder eckigen Bereich einschließen, wobei der eingeschlossene Bereich strömungs- und druckdicht von der Außenwelt separiert ist.
Im Falle von zumindest drei Kontaktschleifen sind diese zweckmäßigerweise derart zueinander angeordnet, dass jeweils zwei aneinander grenzende Kontaktschleifen sich in unterschiedliche Achsrichtungen erstrecken, also beispielsweise zwei der drei Kontaktschleifen in Umfangsrichtung und eine dieser Kontaktschleifen mit einer dritten Kontaktschleife in Achsrichtung. Dies ermöglicht es, verhältnismäßig komplexe Geometrien mit einer Mehrzahl eingeschlossener und druckdicht separierter Bereiche zu realisieren. Innerhalb jedes eingeschlossenen Bereiches kann sich ein Anschluss für eine Zufuhr- oder Abströmleitung befinden.
Zweckmäßigerweise sind die Kontaktflächen eben ausgebildet, ungeachtet der geometrischen Form des Filtergehäuses. Grundsätzlich kommen aber auch gekrümmte Kontaktflächen in Betracht, so lange gewährleistet ist, dass die Kontaktflächen am Filtergehäuse und am Anschlussflansch in korrespondierender Weise ausgebildet sind, so dass die jeweiligen Kontaktflächen zur Montage bündig aufeinander gelegt werden können.
Um die Montage und auch die Dichtigkeit zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, zumindest die Kontaktschleifen einer Kontaktfläche als Kontaktnuten mit überstehenden Seitenwänden zu versehen, in die die Kontaktschleife des anderen Bauteils nach Art eines Nut-Feder-Prinzips eingreift. Die Ausführung als Kontaktnut erlaubt ein formschlüssiges Ineinandergreifen der Kontaktflächen, wodurch die gewünschte Montageposition ohne weitere Maßnahmen und Hilfsmittel erreicht wird.
Als Material für das Filtergehäuse und den Anschlussflansch kommt Kunststoff, beispielsweise Polyamid, insbesondere Polyamid 6 oder Polyamid 6.6 in Betracht. Dieses Material eignet sich in vorteilhafter Weise für den Infrarotschweiß-Vorgang.
Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Filtereinrichtung zur Flüssigkeitsfiltration, mit einem zylindrischen Gehäuse, das auf der Außenseite mit einer Kontaktfläche zum Anschluss eines Anschlussflansches versehen ist,
2 der Anschlussflansch, der die Zufuhr- und Abströmleitungen für das zu reinigende Fluid aufweist und außerdem mit einer korrespondierenden Kontaktfläche versehen ist, die mit der Kontaktfläche auf der Außenseite des Filtergehäuses verschweißt wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Filtereinrichtung 1 ein Filtergehäuse 2, welches zur Aufnahme eines Filterelementes vorgesehen ist und etwa topfförmig mit einem oder mehreren zylindrischen Abschnitten ausgebildet ist, wobei ggf. das Filtergehäuse 2 auch zumindest abschnittsweise Konusform aufweisen kann. Ebenso sind diverse runde Querschnitte beispielsweise kreisrunde oder ovale Querschnitte, und nicht-runde Querschnitte, beispielsweise viereckige Querschnitte möglich. Die Filtereinrichtung 1 dient insbesondere zur Filtration von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen.
Auf der Außenseite des aus Kunststoff bestehenden Filtergehäuses 2 befindet sich eine Kontaktfläche 3, die vorzugsweise einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet ist. Diese Kontaktfläche 3 dient zur Aufnahme eines in 2 dargestellten Anschlussflansches 4, der Träger von Zufuhr- und Abströmleitungen für die Zufuhr und Ableitung des zu reinigenden bzw. gereinigten Fluids in das bzw. aus dem Filtergehäuse dient. In der Darstellung nach 2 ist eine Leitung 6 zu erkennen; darüber hinaus sind aber weitere Leitungen einteilig mit dem Anschlussflansch 4 ausgebildet, so dass insgesamt mindestens zwei Leitungen für die Zufuhr und Ableitung des Fluids vorhanden sind. Der Anschlussflansch 4 ist mit einer Kontaktfläche 5 versehen, die mit der Kontaktfläche 3 am Filtergehäuse 2 korrespondiert und insbesondere spiegelbildlich zu dieser ausgeführt ist. In der zusammengebauten Lage liegen die Kontaktflächen 3 am Filtergehäuse 2 und 5 am Anschlussflansch 4 unmittelbar aufeinander und sind im Wege des Infrarotschweißens miteinander verschweißt. Dadurch wird eine druckdichte und strömungsdichte Verbindung zwischen dem Anschlussflansch 4 und dem Filtergehäuse 2 realisiert.
Jede Kontaktfläche 3, 5 weist mehrere in sich geschlossene Kontaktschleifen 3a bis 3d bzw. 5a bis 5d auf, wobei jede Kontaktschleife einen innen liegenden, radial zurückgesetzten Abschnitt begrenzt. Die Kontaktschleifen liegen unmittelbar aneinander, jeweils zwei nebeneinander liegende Kontaktschleifen teilen sich eine gemeinsame Kontaktbahn. Die Kontaktschleifen können unterschiedliche Geometrien aufweisen; beispielsweise sind die Kontaktschleifen 3b und 3c bzw. 5b und 5c rechteckförmig ausgebildet. Außerdem können die Kontaktschleifen einen flächenmäßig unterschiedlich großen Bereich einschließen. Jede Kontaktfläche ist eben ausgeführt, so dass die Kontaktflächen 3 und 5 flächig bzw. bündig aufeinandergesetzt werden können. Die von den Kontaktschleifen eingeschlossenen Bereiche sind strömungs- und druckdicht separiert, so dass innerhalb dieser Bereiche das Fluid ohne Druck- oder Flüssigkeitsverlust in das Filtergehäuse 2 eingeführt bzw. aus diesem abgeleitet werden kann. Wie exemplarisch dargestellt, ist in der Kontaktschleife 3c am Filtergehäuse 2 eine Strömungsöffnung 7 umschlossen, die mit einer Strömungsöffnung 8 innerhalb der Kontaktschleife 5c am Anschlussflansch 5 korrespondiert.
Die Kontaktbahnen jeder Kontaktschleife am Filtergehäuse 2 sind als Nuten mit seitlich überstehenden Wandungen ausgeführt, in die die eben bzw. flächig ausgebildeten Kontaktbahnen der Kontaktschleifen am Anschlussflansch 4 eingesetzt werden können. Dadurch ist in Querrichtung eine formschlüssige Aufnahme des Anschlussflansches 4 am Filtergehäuse 2 gegeben, was die Montage erheblich vereinfacht.
Die Kontaktflächen 3 und 5 mit ihren jeweiligen Kontaktschleifen sind vorteilhafterweise einteilig mit den jeweiligen Bauteilen ausgebildet, also einteilig mit dem Filtergehäuse 2 bzw. dem Anschlussflansch 4. Das Filtergehäuse 2 und der Anschlussflansch 4 bestehen aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid wie z. B. Polyamid 6 oder Polyamid 6.6.
Gegebenenfalls erfolgt eine zusätzliche Verschraubung des Anschlussflansches 4 am Filtergehäuse 2. Hierfür sind am Anschlussflansch 4 Öffnungen 9 vorgesehen, die mit zugeordneten Bohrungen oder Ausnehmungen 10 am Filtergehäuse 2 korrespondieren. Die Öffnungen 9 und die Ausnehmungen 10 sind benachbart zu den jeweiligen Kontaktflächen 5 bzw. 3 angeordnet.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Verbindung zwischen Anschlussflansch und Filtergehäuse ausschließlich im Schweißverfahren herzustellen.
Die verschiedenen Kontaktschleifen 3a bis 3d bzw. 5a bis 5d sind in der Weise zueinander angeordnet, dass jeweils zumindest zwei Kontaktschleifen sowohl in Umfangsrichtung als auch in Achsrichtung unmittelbar nebeneinander liegend positioniert sind.

Claims

Filtereinrichtung, insbesondere Flüssigkeitsfilter in Brennkraftmaschinen, mit einem Filtergehäuse (2) zur Aufnahme eines Filterelements und einem Anschlussflansch (4) mit mindestens einer Zufuhr- oder Abströmleitung (6), über die zu reinigendes oder gereinigtes Fluid in das Filtergehäuse (2) einzuleiten oder daraus abzuleiten ist, wobei der Anschlussflansch (4) als separat vom Filtergehäuse (2) ausgebildetes Bauteil ausgeführt und mit dem Filtergehäuse (2) zu verbinden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2) und der Anschlussflansch (4) korrespondierende, den Anschluss (7, 8) für die Zufuhr- bzw. Abströmleitung (6) umschließende Kontaktflächen (3, 5) aufweisen, die in montierter Position unmittelbar aufeinander liegen, wobei die Kontaktflächen (3, 5) am Filtergehäuse (2) und am Anschlussflansch (4) miteinander verschweißt sind, wobei jede Kontaktfläche (3, 5) mindestens zwei geschlossene bzw. ringförmige Kontaktschleifen (3a, 3b, 3c, 3d; 5a, 5b, 5c, 5d) aufweist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (3, 5) am Filtergehäuse (2) und am Anschlussflansch (4) durch Infrarotschweißen miteinander verschweißt sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Kontaktschleifen (3a, 3b, 3c, 3d; 5a, 5b, 5c, 5d) eines Bauteils (2, 4) eine gemeinsame Kontaktbahn aufweisen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Kontaktschleifen (3a, 3b, 3c, 3d; 5a, 5b, 5c, 5d) pro Bauteil (2, 4) vorgesehen sind, wobei jeweils zwei Kontaktschleifen in unterschiedlichen Richtungen nebeneinander liegend angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (3, 5) eben ausgeführt sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (3) mit Kontaktnuten mit überstehenden Seitenwänden versehen ist und die Kontaktflächen (3, 5) der beiden Bauteile (2, 4) nach dem Nut-Feder-Prinzip ineinander greifen.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2) und der Anschlussflansch (4) aus Polyamid, insbesondere Polyamid 6 oder Polyamid 6.6 gefertigt sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (2) zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet ist und dass die Kontaktfläche (3) sich an der zylindrischen Mantelfläche des Filtergehäuses (2) befindet.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Kraftstofffilter in Brennkraftmaschinen.