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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Fluidfiltergehäuse und ein Fluidfiltermodul gemäß den nebengeordneten Ansprüche.
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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102 59 900 A1 ist ein Filterelement bekannt, bestehend aus einem ringförmig zu einem Hohlzylinder zusammengefassten Filtermedium, einer Folienendscheibe sowie einem durch eine zweiteilige Haltevorrichtung gehaltenen Dichtelement.
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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.
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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.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 100 64 482 A1 ist ein Filterelement bekannt, welches an einer der Endscheiben ringförmige Stege aufweist, an welchen Dichtungen zur Abdichtung einer ringförmigen Nut des Filtergehäuses angeordnet sind, wobei die Nut als Ablauföffnung dient.
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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 angeordnet sind, wobei die Nut zur Entlüftung dient. Hier hat insbesondere der äußere Steg den Nachteil, dass er unter Druckbelastung 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.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement, ein Filtergehäuse sowie ein Filtermodul derart weiterzubilden, dass sie für höhere Betriebsdrücke geeignet und einfacher herstellbar sind. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 7 und 9 gelöst.
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Offenbarung der Erindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Fluidfiltermodul, insbesondere für die Filtration von Schmieröl für Brennkraftmaschinen, umfassend ein erfindungsgemäßes Filterelement und ein erfindungsgemäßes Fluidfiltergehäuse.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Außenseite der rohrförmigen Auslassöffnung zumindest teilweise als innere Dichtfläche der ringförmigen Nut im Gehäuseboden ausgeführt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer Endscheibe für ein erfindungsgemäßes Filterelement.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Einlegeteils zur Befestigung an einer Endscheibe.
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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.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine Endscheibe 1 abgebildet, welche im Wesentlichen aus einer flachen, ringförmigen Scheibe 2 und zwei axialen, ringförmig umlaufenden Stegen 4 und 7 besteht, welche einstückig mit der Scheibe 2 ausgeführt sind. Die Unterseite 3 der Scheibe 2 dient zur Aufnahme eines ringförmigen Filtermediums. Auf der Innenseite des äußeren Steges 7 sind Rastnasen 16 ausgebildet, welche zur Befestigung des Einlegeteils 14 an der Endscheibe 1 dienen. Das Einlegeteil 14 ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und weist mehrere am Umfang verteilte axiale Fortsätze 15 auf, die zwischen die axialen Stege 4 und 7 der Endscheibe eingreifen. Bei Betriebsdruck stellen diese eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den axialen Stegen 4 und 7 her. Am inneren axialen Steg 4 ist eine Nut angeordnet, welche durch den Steg 4, die Oberseite 5 der Scheibe 2 und das Einlegeteil 14 begrenzt wird. In dieser Nut ist ein Dichtring 6 angeordnet. Der äußere axiale Steg 7 weist zwei radiale, ringförmig umlaufende Stege 12 und 13 auf, welche sich von dem Steg 7 radial nach außen erstrecken, wodurch eine Nut 10 gebildet wird, in welcher ein zweiter Dichtring 8 angeordnet ist.
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In 2 ist ein Einlegeteil 14 in einer Ansicht dargestellt. Das Einlegeteil 14 ist im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet und weist mehrere am Umfang in regelmäßigen Abständen verteilte axiale Fortsätze auf 15.
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3 zeigt einen Teilschnitt eines Fluidfiltermoduls 300 mit eingebautem Filterelement 200, wobei auf der linken Seite die Einbausituation des Filterelements 200 im Filtergehäuse 301 dargestellt und auf der rechten Seite das Filterelement 200 freigestellt ist. Das Fluidfiltergehäuse 301 umfasst einen topfförmigen Aufnahmeraum 302 mit einem Boden 303, eine bevorzugt exzentrische Zulauföffnung 304 für zu filterndes Fluid im Gehäuseboden, eine zentrische, rohrförmig in den Aufnahmeraum 302 hineinragende Auslassöffnung 305 für gefiltertes Fluid im Boden des Aufnahmeraums 302, eine ringförmige Nut 306 mit zwei radialen Dichtflächen 307, 308 im Boden des Aufnahmeraums, wobei im Boden der ringförmigen Nut 306 mindestens eine Ablauföffnung 309 vorgesehen ist, welche die Nut 306 mit dem Rücklauf zum Ölreservoir verbindet.
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Bei eingesetztem Filterelement 200 verschließt die Endscheibe 1 mit zwei radialen Dichtungen 6, 8 die ringförmige Nut 306. Dabei wird gleichzeitig die Rohseite 310 von der Reinseite 311 getrennt. Wird das Filterelement 200 aus dem Gehäuse entnommen, wird das im Aufnahmeraum 302 rohseitig verbliebene Restöl durch die Ablauföffnung 309 abgeführt, ohne dass es auf die Reinseite 311, d. h. in die zentrale rohrförmige Auslassöffnung 305 übertritt. Die Ablauföffnung 309 ist dabei als sich entlang der kreisförmigen Nut erstreckendes Langloch ausgeführt, um einen möglichst großen Volumenstrom abführen zu können. Die Auslassöffnung 305 ragt so weit in den Aufnahmeraum 302 hinein, dass beim Herausnehmen des Filterelements 200 kein auf der Rohseite 310 befindliches Öl in die Auslassöffnung 305 überlaufen kann. Die rohrförmige Auslassöffnung 305 ist auf ihrer Außenseite als Dichtfläche ausgebildet. Wird das Filterelement 200 entfernt, gibt die äußere Dichtung 8 die Nut 306 zu einem Zeitpunkt frei, bei welchem die innere Dichtung 6 noch eine Abdichtung der Auslassöffnung 305 sicher stellt. Sofern das Filterelement 200 nicht zu schnell gelöst wir, kann so das gesamte auf der Rohseite 310 verbliebene Restöl in die Ablauföffnung 309 abgeführt werden, bevor die Dichtung zwischen Reinseite 311 und Rohseite 310 nicht mehr gewährleistet ist.
