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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
US 3,749,247 wird eine Filtereinrichtung zur Ölfiltration gezeigt, die ein faltenförmiges, ringförmig aufgebautes Filterelement aufweist, welches in Radialrichtung von dem zu reinigenden Öl durchströmt wird. Um die Gefahr einer Oxidation des Öls zu reduzieren, ist die Filtereinrichtung mit zwei zylindrischen Additivbehältern ausgestattet, in denen ein die Oxidation hemmendes Additiv aufgenommen ist, das bei der Durchströmung der Filtereinrichtung sich mit dem Öl vermischt. Die Additivbehälter sind diametral gegenüberliegend parallel zur Längsachse des Filterelementes angeordnet und in die Papierfalten des Filterelementes integriert. Bei einer Anströmung des Filterelementes radial von außen nach innen bilden die Additivbehälter ein Hindernis für das Öl, das sich entsprechend einen Weg über benachbarte Abschnitte des Filterelementes suchen muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung, in deren Filterelement ein Funktionsteil integriert ist, mit hohem Wirkungsgrad auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird vorzugsweise zur Filtration von Flüssigkeiten eingesetzt, beispielsweise zur Filtration von Kraftstoff oder Öl, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Grundsätzlich kommt aber auch eine Filtration gasförmiger Medien in Betracht, beispielsweise eine Verwendung als Luftfilter.
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Die Filtereinrichtung weist ein ringförmiges Filterelement auf, in das ein Stütz- bzw. Mittelrohr integriert ist, welches dem Filterelement eine zusätzliche Stabilität verleiht. Das Mittelrohr begrenzt einen innenliegenden Hohlraum, in welchem das Fluid in Axialrichtung strömt. Bei einer Anströmung des Filterelementes radial von außen nach innen bildet der innenliegende Hohlraum die Reinseite, über die das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird.
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Das Mittelrohr ist vorzugsweise zylindrisch oder näherungsweise zylindrisch ausgebildet. Auch der innenliegende Hohlraum weist in diesem Fall Zylinderform bzw. näherungsweise Zylinderform auf.
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Die Filtereinrichtung ist mit einem Funktionsteil versehen, das im Filterelement angeordnet ist. Das Filterelement ist vorteilhafterweise als gefaltetes Filterelement ausgeführt, wobei das Funktionsteil in Umfangsrichtung von dem Filterelement, insbesondere den Falten des Filterelementes begrenzt ist. Bei dem Funktionsteil handelt es sich insbesondere um ein länglich geformtes Bauteil, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Filterelementes, jedoch mit radialem Abstand zur Filterelementlängsachse verläuft. Das Funktionsteil erstreckt sich vorteilhafterweise über die gesamte axiale Länge des Filterelements.
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Das Funktionsteil kann grundsätzlich verschiedene Funktionen bzw. Aufgaben übernehmen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Funktionsteil eine Kartusche zur Aufnahme eines Funktionsmittels umfasst, beispielsweise eines Additivs, welches bei der Filtration dem zu filtrierenden Fluid beigemischt wird, um Einfluss auf die Eigenschaften des Fluids zu nehmen. So kann zum Beispiel das Funktionsmittel als ein Additiv ausgeführt sein, welches zur Regeneration des Fluids mit diesem vermengt wird. Im Falle eines Ölfilters dient das Additiv zur Regenerierung des Öls, wodurch sich die Wartungsintervalle verlängern.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung ist das Funktionsteil komplementär zu einer Ausnehmung im Filterelement ausgebildet und fügt sich somit in Umfangsrichtung formschlüssig in die Ausnehmung in dem Filterelement ein. Das Funktionsteil liegt radial außerhalb des Mittelrohrs in dem Filterelement, wobei die radial innenliegende, dem Mittelrohr zugewandte Wandung des Funktionsteils parallel oder konzentrisch zur zugewandten Wandseite des Mittelrohrs liegt.
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Bei der in dieser Weise ausgebildeten Filtereinrichtung ist der Bauraum zur Aufnahme des Filterelementes einschließlich des Funktionsteils optimal ausgenutzt. Auch im Filterelement kann trotz der Aufnahme des Funktionsteils eine maximal mögliche Filterfläche für die Filtration des Fluids genutzt werden. Nicht nutzbare Hohlräume zwischen dem Funktionsteil und dem Filterelement können vermieden werden, insgesamt ist der Wirkungsgrad im Hinblick auf die Filtration verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Funktionsteil im Querschnitt als Kreissegment bzw. -sektor ausgebildet, wobei die radial außenliegende Wandung des Funktionsteils zumindest annähernd den gleichen Außenradius wie das ringförmige Filterelement aufweist. Damit ist sichergestellt, dass die Außenseite des Funktionsteils sich in die Mantelfläche des Filterelements einfügt und als komplementär ausgebildetes, die Ausnehmung im Filterelement ergänzendes Segment ausgeführt ist. Die Segmentform des Funktionsteils, das sich in Radialrichtung bis zum Mittelrohr erstreckt, erlaubt eine optimale Bauraumausnutzung und damit bezogen auf den Querschnitt ein verhältnismäßig großes Aufnahmevolumen in dem Funktionsteil. Dies ermöglicht es, das Winkelsegment, über das sich das Funktionsteil erstreckt, verhältnismäßig klein zu halten, so dass eine entsprechend vergrößerte Fläche im Filterelement für die Filtration zur Verfügung steht.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Wandung des Mittelrohrs auf der dem Funktionsteil zugewandten Seite eben ausgebildet. Dementsprechend verläuft auch die benachbarte Wandung des komplementär ausgebildeten Funktionsteils eben. Das Mittelrohr ist demnach nicht vollständig zylindrisch ausgebildet, sondern weist ein fehlendes Segment auf. Grundsätzlich möglich sind aber auch gekrümmte Wandungen, insbesondere kreisförmige Wandungen, wobei die Wandung des Mittelrohrs und die benachbarte Wandung des Funktionsteils konzentrisch zueinander angeordnet sind.
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Die benachbarten Wandungen von Mittelrohr und Funktionsteil können einen geringen Abstand zueinander aufweisen. Dies ermöglicht es, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, dass ein Abschnitt des Filterelementes zwischen Mittelrohr und Funktionsteil verläuft und dass insbesondere das Filtermaterial des Filterelementes in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein kann.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführung ist die Wandung des Mittelrohrs auf der dem Funktionsteil zugewandten Seite geschlossen ausgebildet. In den übrigen Wandabschnitten weist dagegen das Mittelrohr eine Vielzahl von Strömungsöffnungen auf, um ein Durchströmen des Filterelementes in Radialrichtung zu ermöglichen. Die geschlossene Wandung des Mittelrohrs im Winkelabschnitt, welcher dem Funktionsteil zugewandt ist, ermöglicht eine gleichmäßigere Durchströmung durch das Filterelement. Auch die geschlossen ausgeführte Wandung kann gegebenenfalls eben ausgebildet sein, so dass in dem an sich zylindrischen Mittelrohr im Querschnitt ein Segment fehlt. Möglich ist es aber auch, wie oben beschrieben, dass die dem Funktionsteil zugewandte Wandung des Mittelrohrs gekrümmt bzw. teilkreisförmig ausgebildet ist und zugleich in dem Winkelsegment, das dem Funktionsteil benachbart ist, als geschlossene Wandfläche ausgeführt ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das ringförmige Filterelement zwischen stirnseitigen Endscheiben aufgenommen. Die Endscheiben können fest mit dem Filterelement verbunden sein. Das Funktionsteil ist zweckmäßigerweise zumindest an einer Stirnseite von einer der Endscheiben begrenzt. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante weist die gegenüberliegende Endscheibe eine Aussparung für das Funktionsteil auf, so dass das Funktionsteil gegebenenfalls in Achsrichtung über diese Aussparung in seine Einbauposition eingeführt werden kann. Grundsätzlich möglich ist auch ein Einführen bzw. Entnehmen des Funktionsteils in bzw. aus dem Filterelement in Radialrichtung.
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Das Funktionsteil ist vorteilhafterweise austauschbar an den Endscheiben gehalten. Die Verbindung kann auf mechanischem Wege erfolgen, beispielsweise durch Anklipsen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung zur Ölfiltration, mit einem ringförmigen Filterelement, das zwischen Endscheiben angeordnet ist und eine segmentförmige Ausnehmung aufweist, in die eine Kartusche als Funktionsteil eingesetzt ist, mit der Kartusche im teilweise entnommenen Zustand,
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2 die Filtereinrichtung gemäß 1, mit der Kartusche kurz vor dem Erreichen der Einbauposition,
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3 die Filtereinrichtung gemäß 1 und 2, mit der Kartusche im eingesetzten Zustand,
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4 in perspektivischer Einzeldarstellung ein Mittelrohr, das in das Filterelement einzubauen ist, mit einer abgeflachten, geschlossen ausgebildeten Wandung,
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5 das Mittelrohr gemäß 4 aus einer anderen Perspektive,
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6 eine Filtereinrichtung mit einem ringförmigen Filterelement und einem Mittelrohr in einer weiteren Ausführungsvariante, dargestellt im Längsschnitt,
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7 die Filtereinrichtung gemäß 6 mit eingesetzter Kartusche.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den 1 bis 3 ist eine Filtereinrichtung 1 zur Ölfiltration dargestellt. Die Filtereinrichtung 1 weist ein ringförmiges Filterelement 2 auf, das als gefaltetes Filterelement ausgebildet ist und über den Umfang verteilt eine Vielzahl einzelner Papierfalten aufweist. Das Filterelement 2 wird radial von außen nach innen angeströmt, wobei ein innenliegender Hohlraum die Reinseite bildet, über die das gereinigte Fluid axial abströmt. Das Filterelement 2 ist an beiden Stirnseiten von Endscheiben 3, 4 eingefasst, wobei in die Endscheibe 3 eine Abströmöffnung 5 eingebracht ist, über die das gereinigte Fluid aus dem innenliegenden Hohlraum des Filterelementes 2 axial abgeleitet wird. Die Endscheiben 3, 4 sind fest mit den Stirnkanten der Falten des Filterelementes 2 verbunden. Der Hohlraum im Filterelement 2 ist von einem Stütz- bzw. Mittelrohr ausgekleidet und gestützt.
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In das Filterelement 2 ist eine segment- bzw. sektorförmige Aussparung 6 eingebracht, in die ein als separates Bauteil ausgebildetes Funktionsteil 7 einsetzbar ist, das im Ausführungsbeispiel als eine Kartusche zur Aufnahme eines Additivs ausgeführt ist. Über das Additiv kann das zu reinigende Öl regeneriert werden. Bei der Anströmung der Filtereinrichtung gelangt ein Teilstrom des zu reinigenden Öls über Öffnungen in der Kartusche 7 in Kontakt mit dem Additiv bzw. kann das Additiv aus diesen Öffnungen austreten und sich mit dem Öl vermischen.
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Die Aussparung 6 ist an die Form der Kartusche 7 angepasst, so dass im eingesetzten Zustand (3) die Kartusche 7 die Aussparung 6 vollständig ausfüllt. Die Kartusche 7 weist die gleiche axiale Länge wie das Filterelement 2 auf und besitzt einen sektor- bzw. segmentförmigen Querschnitt. Im eingesetzten Zustand füllt die Kartusche 7 die Aussparung 7 vollständig aus, wobei die radial außenliegende Wandung der Kartusche 7 die Mantelfläche des Filterelementes 2 fortführt und somit im montierten Zustand die Kartusche 7 und das Filterelement 2 den gleichen Außenradius aufweisen.
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Die Kartusche 7 ist lösbar an der Filtereinrichtung gehalten, insbesondere an die Endscheiben 3 und 4 auf mechanischem Wege verbindbar, beispielsweise mittels Anklipsen. Die Endscheiben 3, 4 weisen Formschlusselemente 8, 9 auf, in die zugeordnete Formschlusselemente an der Kartusche 7 in Eingriff zu bringen sind.
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Die Endscheibe 4 ist kreisrund ausgebildet, so dass im eingesetzten Zustand die zugewandte Stirnseite der Kartusche 7 an der Innenfläche der Endscheibe 4 anliegt. Die gegenüberliegende Endscheibe 3 weist dagegen eine Aussparung 10 auf, die dem Querschnitt der Kartusche 7 entspricht. Dies ermöglicht es, die Kartusche 7 gegebenenfalls auch axial einzubauen. Im montierten Zustand kann die Kartusche 7, so wie dies in 3 dargestellt ist, sich bis zur Endscheibe 3 erstrecken, jedoch vor der Endscheibe 3 enden. Möglich sind auch Ausführungen, bei denen die Kartusche 7 axial geringfügig länger ist und die Aussparung 10 in der Endscheibe 3 ausfüllt, so dass die Stirnseite der Kartusche 7 mit der außenliegenden Stirnseite der Endscheibe 3 zusammenfällt.
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Die 4 und 5 zeigen ein Mittelrohr 11, das in das Filterelement 2 integriert ist und den innenliegenden Hohlraum begrenzt. Das Mittelrohr 11 bildet eine Stütze zur Stabilisierung des Filterelementes 2. Das Mittelrohr 11, das vorteilhafterweise aus Kunststoff besteht, weist in seiner Wandung eine Vielzahl von Strömungsöffnungen auf, über die das zu reinigende Fluid radial von außen in den innenliegenden Hohlraum 12 eintreten kann, aus dem das Fluid anschließend axial abgeleitet wird.
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Eine Wandung 13 des Mittelrohrs 11 ist eben und durchgehend bzw. geschlossen, also ohne Strömungsöffnungen ausgebildet. Diese Wandung 13 befindet sich im eingebauten Zustand im Bereich der Aussparung 6, die in das Filterelement 2 eingebracht ist (1). Die ebene Wandung 13 schneidet einen Sektor aus dem an sich hohlzylindrischen Mittelrohr 11 aus.
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Die Kartusche 7 weist eine Wandung 14 auf, die ebenfalls eben ausgebildet ist und der Wandung 13 des Mittelrohrs 11 im eingebauten Zustand unmittelbar benachbart liegt. Die Wandungen 13 und 14 liegen parallel und mit geringfügigem Abstand zueinander. Dies ermöglicht es, das Filtermedium des Filterelementes über die Außenseite der Wandung 13 des Mittelrohrs 11 zu legen, so dass in Umfangsrichtung ein durchgehendes Filterelement 2 gegeben ist.
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In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 1 zur Öl-filtration dargestellt. Die Filtereinrichtung 1 weist grundsätzlich den gleichen Aufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel auf, so dass bezüglich gleicher Bauteile auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
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Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch gemäß den 6 und 7 das Mittelrohr 11 auf der dem Funktionsteil 7 zugewandten Seite mit einer ebenen Wandung mit Strömungsöffnungen versehen. Im montierten Zustand kann die Wandung 14 des Funktionsteils 7, die ebenfalls eben ausgebildet ist, auf geringem Abstand zu der ebenen Wandung des Mittelrohrs 11 liegen, so dass ein Spalt gebildet ist, über den gegebenenfalls zu reinigendes Fluid in den innenliegenden Hohlraum des Filterelementes 2 eintreten kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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