DE102009015094A1 - Filterelement und Fluidfiltermodul - Google Patents
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Abstract
Filterelement für Fluide, umfassend eine Endscheibe, deren Unterseite zur Aufnahme eines ringförmigen, bevorzugt gefalteten Filtermediums im Wesentlichen eben ausgebildet ist, mit einem ersten, inneren, ringförmigen Steg, welcher sich axial von der Oberseite der Scheibe erstreckt und eine radial nach innen öffnende Nut aufweist, welche eine Dichtung zur Abdichtung einer Nut eines Fluidfiltergehäuses aufninmmt, sowie einen zweiten, äußeren, ringförmigen Steg, welcher sich von dem ersten Steg radial beabstandet, axial von der Oberseite der Scheibe erstreckt und eine radial nach außen öffnende Nut aufweist, welche eine Dichtung zur Abdichtung einer Nut eines Fluidfiltergehäuses aufnimmt, wobei die Endscheibe ein ringförmiges, im Wesentlichen flaches Einlegeteil zur Befestigung an mindestens einem der axialen Stege oder der Scheibe umfasst, wobei das Einlegeteil die innere Nut oder die innere und äußere Nut axial begrenzt.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß Anspruch 1 sowie ein Fluidfiltergehäuse und ein Fluidfiltermodul gemäß einem der nebengeordneten Ansprüche.
- Stand der Technik
- Aus der europäischen Patentschrift
EP 1 229 985 B1 ist ein Filterelement für ein Fluidfiltermodul bekannt, dessen Endscheibe mit einem externen zapfenförmigen Fortsatz zum Verschluss einer Ablauföffnung versehen ist. - Die Ablauföffnung wird dort bei der Entnahme des Filterelements durch das Entfernen des Zapfens geöffnet, wodurch sich das Gehäuse beim Filterwechsel entleeren kann. Nachteilig ist bei diesem Stand der Technik, dass die Ablauföffnung bezogen auf das Ölvolumen relativ gering ist und dadurch das Entleeren des Gehäuses relativ lange dauern kann, sowie ein Überlauf des ungefilterten Öls in den Reinölablauf möglich ist. Ferner ist ein winkelgenauer Einbau des Filterelements nötig, welcher durch zusätzliche Mittel im Gehäuse sicher gestellt werden muss.
- Aus der Offenlegungsschrift
DE 103 02 935 A1 ist ein Filterelement für ein Fluidfiltermodul bekannt, welches an einer der Endscheiben ringförmige Stege aufweist, an welchen Dichtungen zur Abdichtung einer ringförmigen Nut des Filtergehäuses aufweisen, wobei die Nut zur Entlüftung dient. Hier hat insbesondere der äußere Steg den Nachteil, dass er unter Druckbelas tung nachgeben kann, wodurch die Dichtwirkung nicht mehr gegeben ist. Ferner muss für die Herstellung der Nut des inneren Steges im Spritzgusswerkzeug ein mehrteiliger Kern verwendet werden, wodurch hohe Kosten entstehen. - Offenbarung der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Filterelement umfasst eine Endscheibe, welche bevorzugt aus einem Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt ist. Diese Endscheibe umfasst eine bevorzugt runde Scheibe, deren Unterseite zur Aufnahme eines ringförmigen, bevorzugt gefalteten Filtermediums im Wesentlichen eben ausgebildet ist, sowie einen ersten, inneren, ringförmigen Steg, welcher sich axial von der Oberseite der Scheibe erstreckt und einer innere Dichtung zur Abdichtung gegenüber einem Fluidfiltergehäuse aufweist, sowie einen zweiten, äußeren, ringförmigen Steg, welcher sich von dem ersten Steg radial beabstandet axial von der Oberseite der Scheibe erstreckt und eine äußeren Dichtung zur Abdichtung gegenüber einem Fluidfiltergehäuse aufweist.
- Dabei ist an dem ersten Steg eine radial nach innen öffnende Nut und an dem zweiten Steg eine radial nach außen öffnende Nut angeordnet, welche Dichtungen, bevorzugt Dichtringe zur radialen Abdichtung aufnehmen.
- Erfindungsgemäß erfolgt die axiale Begrenzung mindestens einer der an den Stegen angeordneten Nuten durch ein ringförmiges, im Wesentlichen flaches Einlegeteil, welches an mindestens einem der axialen Stege oder der Scheibe befestigt wird.
- Die Dichtungsnuten sind gemäß einer weiteren Ausführungsform radial durch den ersten und zweiten axialen Steg begrenzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es sinnvoll, die Nuten axial durch die Oberfläche der Scheibe oder durch radiale Stege zu begrenzen, welche sich von den axialen Stegen erstrecken.
- In einer weiteren Ausführungsform ist das Einlegeteil so ausgebildet, dass es sowohl die innere Nut als auch die äußere Nut axial begrenzt. Alternativ kann auch für jede Nut ein separates Einlegeteil vorgesehen sein.
- Das Einlegeteil ist dabei jeweils mit der Scheibe oder mindestens einem axialen Steg verklebt oder verschweißt oder besonders bevorzugt mit einer Klips- oder Rastverbindung verbunden.
- Dieses Einlegeteil hat den Vorteil, dass damit eine innen liegende Dichtungsnut an einer im Spritzgießverfahren hergestellten Endscheibe erzeugt werden kann, ohne auf komplexe Kerne in der Form zurückgreifen zu müssen, welche die Form und damit die Endscheibe stark verteuern würden.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Einlegeteil mindestens einen sich axial erstreckenden Fortsatz auf, welcher weiter bevorzugt formschlüssig zwischen die ringförmigen, axialen Stege eingreift. Der Fortsatz kann als umlaufender Ring ausgeführt sein. Bevorzugt jedoch sind mehrere kleine, in regelmäßigen Abständen angeordnete Fortsätze, die zur Übertragung der wirkenden Kräfte ausreichend sind.
- Die Fortsätze haben den Vorteil, dass sie einerseits das Einlegeteil an der Endscheibe stabilisieren, jedoch besonders vorteilhaft bei Betriebsdruck die beiden axialen Stege gegeneinander abstützen. Da bei Betriebsdruck der radial innere Steg nach radial außen oder der radial äußere Steg nach innen belastet werden, lässt sich durch die Fortsätze eine Abstützung der Stege gegeneinander realisieren. Auf diese Weise können die beiden Stege und damit die radialen Dichtungen in einem Abstand voneinander angebracht werden, welcher es ermöglicht, eine breite, umlaufende Nut im Boden eines Filtergehäuses zu verschließen.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist am äußeren axialen Steg ein radial nach außen ragender Steg angeordnet, welcher ungefähr auf Höhe der inneren Dichtung angeordnet ist. Der äußere axiale Steg ist damit genau am Krafteinleitungspunkt der auf die innere Dichtfläche wirkenden Kräfte verstärkt.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform befindet sich das Einlegeteil ungefähr auf Höhe der äußeren Dichtung. Auf diese Weise wirkt das Einlegeteil bei von außen anliegendem Betriebsdruck als Verstärkung für den äußeren axialen Steg. Besonders bevorzugt ist der Innendurchmesser des Einlegeteils so dimensioniert, dass es unter äußerer Belastung an der Dichtfläche der inneren Dichtung anliegen kann. Damit kann eine noch bessere Abstützung der von außen wirkenden Kräfte erzielt werden.
- In einer Ausführungsform sind die beiden axialen Stege im Wesentlichen einstückig, d. h. als ein Steg ausgeführt, wobei weiterhin beiderseits Dichtungen vorgesehen sind. Hierbei können entweder aufgegossene Dichtungen oder separate Ringdichtungen gemäß den vorherigen Ausführungsformen eingesetzt werden.
- In einer Ausführungsform weist die Scheibe in ihrer Mitte eine Öffnung für den Zu- oder Ablauf der zu filternden Flüssigkeit in den Innenraum des Filterelements oder aus dem Innenraum heraus auf.
- Die Erfindung betrifft weiter ein Fluidfiltergehäuse, insbesondere für die Filtration von Schmieröl für Brennkraftmaschinen, zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Filterelements. Das Fluidfiltergehäuse umfasst einen topfförmigen Aufnahmeraum mit einem Boden, eine bevorzugt exzentrische Zulauföffnung für zu filterndes Fluid in Gehäuseboden oder -wand, eine bevorzugt zentrische, rohrförmig in den Aufnahmeraum hineinragende Auslassöffnung für gefiltertes Fluid im Boden des Aufnahmeraums und eine ringförmige Nut mit einer inneren und einer äußeren radialen Dichtfläche im Boden des Aufnahmeraums, wobei im Boden der ringförmigen Nut mindestens eine Ablauföffnung vorgesehen ist, welche die Nut mit dem Rücklauf zum Ölreservoir, insbesondere der Ölwanne verbindet.
- Die radialen Dichtungen des Filterelements sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie sich zur Abdichtung der ringförmig umlaufenden Nut im Boden des Aufnahmeraums des Filtergehäuses eignen.
- Die Ablauföffnung in der ringförmigen Nut dient dazu, beim Austausch des Filterelements das rohseitig (hier radial außen) im Gehäuse verbliebene Restöl aus dem Gehäuse zu entfernen, ohne dass es auf die Reinseite, d. h. in die zentrale rohrförmige Auslassöffnung übertritt. Bei eingesetztem Filterelement verschließt die Endscheibe des Filterelements mit zwei bevorzugt radialen Dichtungen die ringförmige Nut. Es können jedoch auch axiale Dichtungen und entsprechende Dichtflächen in der Nut verwendet werden. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass auf diese Weise sowohl die Roh- von der Reinseite getrennt wird als auch die Ablauföffnung in der Nut verschlossen wird. Weiter vorteilhaft ist, dass diese Lösung einen winkelunabhängigen Einbau des Filterelements ermöglicht, da unabhängig vom Drehwinkel des eingebauten Filterelements die Ablauföffnung verschlossen ist.
- Diese Lösung hat ferner den Vorteil, dass dadurch eine Ablauföffnung mit relativ großem Ablaufquerschnitt integriert werden kann. Die Konstruktion ermöglicht eine relativ breite, umlaufende Nut, bei welcher ein großer Teil des Grundrisses als Ablauföffnung ausgestaltet werden kann. Dadurch kann der Ablaufvorgang des Öls beim Öffnen des Gehäuses und beim Anheben des Filterelements so schnell erfolgen, dass beim Filterwechsel kein Öl in die zentrale Auslassöffnung übertreten kann.
- Die Ablauföffnung in der Nut erstreckt sich in einer bevorzugten Ausführungsform über mindestens ein Achtel des Umfangs der ringförmigen Nut. Es können auch mehrere umlaufend angeordnete Ablauföffnungen am Grund der Nut angeordnet sein.
- Die Erfindung betrifft weiter ein Fluidfiltermodul, insbesondere für die Filtration von Schmieröl für Brennkraftmaschinen, umfassend einen erfindungsgemäßen Filterelement und ein erfindungsgemäßes Fluidfiltergehäuse.
- Bei dem erfindungsgemäßen Fluidfiltermodul greifen bei eingebautem Filterelement die axialen Stege der Endscheibe mit den daran angeordneten Dichtungen in die ringförmige Nut im Boden des Aufnahmeraums ein und dichten die Ablauföffnung gegenüber Roh- und Reinseite ab. Die Abdichtung erfolgt dabei erfindungsgemäß über radiale Dichtungen an der Endscheibe, welche an mindestens einem, aber bevorzugt zwei axialen Stegen der Endscheibe kreisförmig umlaufen und mit den ringförmigen umlaufenden Dichtflächen der Nut im Boden des Aufnahmeraums in Verbindung bringbar sind.
- Dabei steht bevorzugt die Dichtung am inneren axialen Steg mit der radial inneren Wand und die Dichtung am äußeren axialen Steg mit der radial äußeren Wand der ringförmigen Nut im Boden des Aufnahmeraums in Kontakt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ragt die Auslassöffnung so weit in den Aufnahmeraum hinein, dass beim Herausnehmen des Filterelements kein auf der Rohseite befindliches Öl über die ringförmige Nut im Boden des Aufnahmeraums hinweg in die Auslassöffnung überlaufen kann.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die innere und äußere Dichtfläche der ringförmigen Nut im Boden des Aufnahmeraums und die damit in Verbindung stehenden Dichtungen des Filterelements so angeordnet, dass bei einer Entnahme des Filterelements zuerst die äußere Dichtung die Nut zur Rohseite öffnet und die innere Dichtung noch über einen gewissen Weg ihre Dichtwirkung beibehält. Dies hat den Vorteil, dass nach dem Lösen der äußeren Dichtung das rohseitige Restöl sicher in die Nut und die darin befindliche Ablauföffnung ablaufen kann, ohne dass die Gefahr eines Übertritts auf die Reinseite besteht.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Außenseite der rohrförmigen Auslassöffnung zumindest teilweise als innere Dichtfläche der ringförmigen Nut im Gehäuseboden ausgeführt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer Endscheibe für ein erfindungsgemäßes Filterelement. -
2 zeigt eine Ausführungsform eines Einlegeteils zur Befestigung an einer Endscheibe. -
3 zeigt einen Teilschnitt eines Fluidfiltermoduls mit eingebautem Filterelement, wobei auf der linken Seite die Einbausituation dargestellt und auf der rechten Seite das Filterelement freigestellt ist. - Ausführungsform(en) der Erfindung
- In
1 ist eine Endscheibe1 abgebildet, welche im Wesentlichen aus einer flachen, ringförmigen Scheibe2 und zwei axialen, ringförmig umlaufenden Stegen4 und7 besteht, welche einstückig mit der Scheibe2 ausgeführt sind. Die Unterseite3 der Scheibe2 dient zur Aufnahme eines ringförmigen Filtermediums. Auf der Innenseite des äußeren Steges7 sind Rastnasen16 ausgebildet, welche zur Befestigung des Einlegeteils14 an der Endscheibe1 dienen. Das Einlegeteil14 ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und weist mehrere am Umfang verteilte axiale Fortsätze15 auf, die zwischen die axialen Stege4 und7 der Endscheibe eingreifen. Bei Betriebsdruck stellen diese eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den axialen Stegen4 und7 her. Am inneren axialen Steg4 ist eine Nut angeordnet, welche durch den Steg4 , die Oberseite5 der Scheibe2 und das Einlegeteil14 begrenzt wird. In dieser Nut ist ein Dichtring6 angeordnet. Der äußere axiale Steg7 weist zwei radiale, ringförmig umlaufende Stege12 und13 auf, welche sich von dem Steg7 radial nach außen erstrecken, wodurch eine Nut10 gebildet wird, in welcher ein zweiter Dichtring8 angeordnet ist. - In
2 ist ein Einlegeteil14 in einer Ansicht dargestellt. Das Einlegeteil14 ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und weist mehrere am Umfang in regelmäßigen Abständen verteilte axiale Fortsätze auf15 . -
3 zeigt einen Teilschnitt eines Fluidfiltermoduls300 mit eingebautem Filterelement200 , wobei auf der linken Seite die Einbausituation des Filterelements200 im Filtergehäuse301 dargestellt und auf der rechten Seite das Filterelement200 freigestellt ist. Das Fluidfiltergehäuse301 umfasst einen topfförmigen Aufnahmeraum302 mit einem Boden303 , eine bevorzugt exzentrische Zulauföffnung304 für zu filterndes Fluid im Gehäuseboden, eine zentrische, rohrförmig in den Aufnahmeraum302 hineinragende Auslassöffnung305 für gefiltertes Fluid im Boden des Aufnahmeraums302 , eine ringförmige Nut306 mit zwei radialen Dichtflächen307 ,308 im Boden des Aufnahmeraums, wobei im Boden der ringförmigen Nut306 mindestens eine Ablauföffnung309 vorgesehen ist, welche die Nut306 mit dem Rücklauf zum Ölreservoir verbindet. - Bei eingesetztem Filterelement
200 verschließt die Endscheibe1 mit zwei radialen Dichtungen6 ,8 die ringförmige Nut306 . Dabei wird gleichzeitig die Rohseite310 von der Reinseite311 getrennt. Wird das Filterelement200 aus dem Gehäuse entnommen, wird das im Aufnahmeraum302 rohseitig verbliebene Restöl durch die Ablauföffnung309 abgeführt, ohne dass es auf die Reinseite311 , d. h. in die zentrale rohrförmige Auslassöffnung305 übertritt. Die Ablauföffnung309 ist dabei als sich entlang der kreisförmigen Nut erstreckendes Langloch ausgeführt, um einen möglichst großen Volumenstrom abführen zu können. Die Auslassöffnung305 ragt so weit in den Aufnahmeraum302 hinein, dass beim Herausnehmen des Filterelements200 kein auf der Rohseite310 befindliches Öl in die Auslassöffnung305 überlaufen kann. Die rohrförmige Auslassöffnung305 ist auf ihrer Außenseite als Dichtfläche ausgebildet. Wird das Filterelement200 entfernt, gibt die äußere Dichtung8 die Nut306 zu einem Zeitpunkt frei, bei welchem die innere Dichtung6 noch eine Abdichtung der Auslassöffnung305 sicher stellt. Sofern das Filterelement200 nicht zu schnell gelöst wir, kann so das gesamte auf der Rohseite310 verbliebene Restöl in die Ablauföffnung309 abgeführt werden, bevor die Dichtung zwischen Reinseite311 und Rohseite310 nicht mehr gewährleistet ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1229985 B1 [0002]
- - DE 10302935 A1 [0004]
Claims (13)
- Filterelement für Fluide, insbesondere für Öle oder Kraftstoffe von Brennkraftmaschinen, umfassend eine Endscheibe (
1 ), die Endscheibe umfassend a. eine bevorzugt runde Scheibe (2 ), deren Unterseite (3 ) zur Aufnahme eines ringförmigen, bevorzugt gefalteten Filtermediums im Wesentlichen eben ausgebildet ist, b. einen ersten, inneren, ringförmigen Steg (4 ), welcher sich axial von der Oberseite (5 ) der Scheibe erstreckt und eine radial nach innen öffnende Nut (9 ) aufweist, welche eine Dichtung (6 ) zur Abdichtung einer Nut eines Fluidfiltergehäuses aufnimmt, c. einen zweiten, äußeren, ringförmigen Steg (7 ), welcher sich von dem ersten Steg (4 ) radial beabstandet axial von der Oberseite (5 ) der Scheibe (2 ) erstreckt und eine radial nach außen öffnende Nut (10 ) aufweist, welche eine Dichtung (8 ) zur Abdichtung einer Nut eines Fluidfiltergehäuses aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe ein ringförmiges, im Wesentlichen flaches Einlegeteil (14 ) zur Befestigung an mindestens einem der axialen Stege (4 ,7 ) oder der Scheibe (2 ) umfasst, wobei das Einlegeteil (14 ) die innere Nut (9 ) oder die innere und äußere Nut (9 ,10 ) axial begrenzt. - Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Nuten (
9 ,10 ) axial einseitig durch die Oberfläche der Scheibe (2 ) begrenzt wird. - Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Nuten (
9 ,10 ) axial mindestens einseitig durch einen radialen Steg (12 ,13 ) begrenzt wird, welcher sich radial von dem ersten ringförmigen Steg (4 ) nach innen oder von dem zweiten ringförmigen Steg (7 ) nach außen erstreckt. - Filterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Nut (
9 ) axial von der Scheibe (2 ) und dem Einlegeteil (14 ) und radial von dem inneren, ringförmigen Steg (4 ) begrenzt wird. - Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (
14 ) mindestens einen sich axial erstreckenden Fortsatz (15 ) aufweist, welcher bevorzugt formschlüssig zwischen die ringförmigen, axialen Stege (4 ,7 ) eingreift. - Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (
14 ) mit der Scheibe (2 ) oder mindestens einem axialen Steg (4 ,7 ) verklebt oder verschweißt oder bevorzugt mit einer Klips- oder Rastverbindung verbunden ist. - Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden axialen Stege (
4 ,7 ) im Wesentlichen einstückig ausgeführt sind. - Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (
2 ) in ihrer Mitte eine Öffnung (11 ) für den Zu- oder Ablauf der zu filternden Flüssigkeit in den Innenraum des Filterelements oder aus dem Innenraum heraus aufweist. - Fluidfiltergehäuse (
301 ), insbesondere für die Filtration von Schmieröl für Brennkraftmaschinen, bevorzugt geeignet zur Aufnahme eines Filterelements (200 ) nach Anspruch 12, umfassend einen topfförmigen Aufnahmeraum (302 ) mit einem Boden, eine Zulauföffnung (304 ) für zu filterndes Fluid, eine Auslassöffnung (305 ) für gefiltertes Fluid in der Mitte des Aufnahmeraums (302 ), eine ringförmige Nut (306 ) im Boden des Aufnahmeraums mit zwei Dichtflächen (307 ,308 ) zur bevorzugt radialen Abdichtung der Nut (306 ) zwischen Roh- und Reinseite, wobei in der ringförmigen Nut mindestens eine Ablauföffnung (309 ) vorgesehen ist, welche die Nut (306 ) mit dem Rücklauf zum Ölreservoir, insbesondere der Ölwanne verbindet. - Fluidfiltergehäuse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (
305 ) für gefiltertes Fluid als rohrförmige Auslassöffnung ausgebildet ist und sich axial über den Boden des Aufnahmeraums (302 ) hinaus erstreckt. - Fluidfiltermodul, insbesondere für die Filtration von Schmieröl für Brennkraftmaschinen, umfassend ein Filterelement nach einem der Ansprüche 1–8 und ein Fluidfiltergehäuse nach Anspruch 9.
- Fluidfiltermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingebautem Filterelement (
200 ) die axialen Stege (4 ,7 ) in die ringförmige Nut (306 ) im Boden des Aufnahmeraums eingreifen und die Ablauföffnung (309 ) gegenüber dem Aufnahmeraum (302 ) abdichten. - Fluidfiltermodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (
6 ) am inneren axialen Steg (4 ) mit der radial inneren Wand (307 ) und die Dich tung (8 ) am äußeren axialen Steg (7 ) mit der radial äußeren Wand (308 ) der ringförmigen Nut (306 ) im Boden des Aufnahmeraums in Kontakt steht.
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