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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einer Filtereinrichtung mit einem ringförmigen Filterelement, insbesondere auf Flüssigkeitsfilter in Kraftfahrzeugen wie zum Beispiel Getriebeölfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
WO 2009/148386 A1 wird ein Flüssigkeitsfilter beschrieben, der ein ringförmiges Filterelement mit einem zickzackförmig gefalteten Filterpapier aufweist, das stirnseitig von Endscheiben verschlossen ist. Das Filterelement wird radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, wobei der Innenraum die Reinseite bildet, über den das filtrierte Fluid axial abgeleitet wird. Hierfür weist die Endscheibe, über die die Abströmung des gereinigten Fluids erfolgt, einen zentrisch angeordneten Ablassstutzen auf. Radial versetzt zum Ablassstutzen ist ein Zusatzstutzen in die Endscheibe eingebracht, welcher bis in den Bereich des zickzackförmig gefalteten Filterpapiers des Filterelementes einragt. Über den zusätzlichen Ablassstutzen kann bei einem Wechsel des Filters bereits gereinigtes Fluid, welches sich noch in den Filterfalten des Filterelementes befindet, abströmen.
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WO 2004/ 094 033 A1 beschreibt gefaltete Stützrohre mit Dichtringen für Filter für die Filtration von Polymeren.
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Aus
US 3 504 803 A ist ein Ringfilterelement mit einer speziellen Endscheibengeometrie bekannt, welche ringförmige Keile zum Anpressen des Filtermaterials an ein innenliegendes Stützrohr und einen außenliegenden Behälter aufweist.
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WO 84/ 04 050 A1 befasst sich mit der dichten Verbindung zwischen als Vlies ausgebildetem Filtermaterial und Endscheiben eines ringförmigen Filterelements.
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Aus
US 2006/0 118 480 A1 ist ein Kraftstofffilter und dessen Herstellung bekannt.
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Aus der
DE 102 46 151 A1 ist ein Ölfilter zum Reinigen von Schmieröl bekannt, der ein Ringfilterelement umfasst, das mit einer Endscheibe versehen ist, die eine mittige Zentralöffnung zur Aufnahme eines Ablassstutzens aufweist. Exzentrisch zur Zentralöffnung ist ein Zapfen an der Endscheibe vorgesehen, den ein Ablaufkanal durchdringt. Zur Abstützung des Filtermaterials ist eine Innenzarge vorgesehen, welche die Zentralöffnung und den Ablaufkanal umgreift. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Flüssigkeitsfilter mit einem kompakt bauenden Filterelement auszubilden.
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Offenbarung der Erfindung
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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 kann zur Flüssigkeitsfiltration eingesetzt werden, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur Getriebeölfilterung, zur Motorölfilterung oder zur Kraftstofffilterung. Gegebenenfalls kommt auch eine Gasfiltration in Betracht, beispielsweise in Luftfiltern. Die Filtereinrichtung weist ein ringförmiges Filterelement auf, das radial von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Die radiale Außenseite bildet üblicherweise die Rohseite, der Innenraum die Reinseite, über die das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. Das Filterelement ist an mindestens einer Stirnseite mit einer aufgesetzten Endscheibe versehen, die eine zentrisch angeordnete Haupt-Ablassöffnung zum axialen Abführen des gereinigten Fluids aufweist. Des Weiteren ist eine radial versetzte Zusatzöffnung in eine Endscheibe eingebracht, welche gegenüber der Haupt-Ablassöffnung radial nach außen versetzt ist und sich in dem Bereich zwischen dem Mittelpunkt der Endscheibe und der radial außenliegenden Außenkante befindet. Die Zusatzöffnung mündet axial in den Bereich des Filtermittels des Filterelementes, so dass beispielsweise Fluid, welches sich in dem Filtermittel befindet, über die Zusatzöffnung unmittelbar axial abgeleitet werden kann. Diese Ausführung ermöglicht es, dass bei einem Wechsel des Filterelementes Fluid, welches sich auf der Reinseite des Filterelementes befindet, zum einen sowohl über die Haupt-Ablassöffnung abströmt und zum andern auch über die Zusatzöffnung. Somit ist eine verbesserte Entleerung des Filterelementes von Fluid bei einem Wechsel zu Wartungszwecken oder dergleichen gewährleistet.
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Darüber hinaus findet über die Zusatzöffnung ein Druckabbau beim Wechsel des Filterelementes statt. Unmittelbar vor der axialen Entnahme des Filterelementes aus der Einbauposition kann das im Innenraum des Filterelementes befindliche Fluid noch unter Druck stehen, wobei ohne die Zusatzöffnung die Gefahr besteht, dass beim Entnehmen des Filterelementes das Fluid aufgrund des Drucks aus der Einbauöffnung herausschwappt, in welche das Filterelement einsetzbar ist. Über die Zusatzöffnung ist gewährleistet, dass beim Entnehmen des Filterelementes für Wartungszwecke ein verbesserter Druckabbau des im Innern des Filterelementes befindlichen Fluids stattfindet, wobei über die Zusatzöffnung bereits gereinigtes Fluid, welches sich noch innerhalb des Filtermittels befindet, abgelassen werden kann. Aufgrund des verbesserten Druckabbaus ist die Gefahr signifikant reduziert, dass das Fluid beim Entnehmen des Filterelementes aus der Einbauöffnung herausschwappt.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass in das Filterelement ein Mittelrohr eingesetzt ist, das für eine zusätzliche Stabilisierung des Filterelementes sorgt. Das Mittelrohr ist zumindest in dem der Endscheibe benachbarten Bereich so ausgeführt, dass die Zusatzöffnung von dem Mittelrohr umgriffen ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Zusatzöffnung immer in das Filtermittel mündet. Auch bei Verwendung eines verhältnismäßig weichen, nachgiebigen Filtermittels wie beispielsweise ein Filterpapier wird ein versehentliches radiales Eindrücken des Filtermittels verhindert, bei dem die Zusatzöffnung in Strömungskontakt mit der Rohseite des Filterelementes gelangen könnte. Indem das Mittelrohr die Zusatzöffnung umgreift, wird auch eine Stabilisierung des Filtermittels durch das Mittelrohr im Bereich der Filtermittel-Außenseite erzielt.
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Erfindungsgemäß weist das Mittelrohr eine nicht-symmetrische Querschnittsgestalt auf, um die Zusatzöffnung umgreifen zu können. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass das Mittelrohr die Zusatzöffnung winkelförmig umgreift, so dass das Mittelrohr zumindest über ein definiertes Winkelsegment mit einer V-Form versehen ist. Die Querschnittsgeometrie, mit der die Ablassöffnung umgriffen wird, erstreckt sich vorzugsweise zumindest über einen Großteil der axialen Länge des Mittelrohrs, insbesondere über die gesamte axiale Länge. Daneben sind aber auch Ausführungen möglich, bei denen lediglich unmittelbar benachbart zu einer axialen Stirnseite des Mittelrohrs eine asymmetrische Querschnittsgeometrie vorhanden ist, um die Zusatzöffnung umgreifen zu können und an dieser Stelle das Filtermittel zu stabilisieren.
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Es kann zweckmäßig sein, dass sich an die V-förmige Konfiguration des Mittelrohrs, mit der die Zusatzöffnung umgriffen wird, in Umfangsrichtung an einer Seite oder an beiden Seiten jeweils ein weiterer Winkel in V-Form in der Querschnittsgeometrie des Mittelrohrs anschließt. Auch über diese Winkel wird eine zusätzliche Stabilisierung des Filtermittels erzielt.
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Möglich ist sowohl eine Anordnung der Haupt-Ablassöffnung und der Zusatzöffnung in der gleichen stirnseitigen Endscheibe als auch eine Anordnung von Haupt-AblassÖffnung und Zusatzöffnung in zwei verschiedenen, axial gegenüberliegenden Endscheiben am Filterelement. Des Weiteren ist es möglich, an einer Endscheibe zwei oder mehrere Zusatzöffnungen vorzusehen, welche exzentrisch angeordnet sind, oder an beiden, axial gegenüberliegenden Endscheiben jeweils eine oder mehrere Zusatzöffnungen anzuordnen.
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Die Zusatzöffnung kann die Funktion einer Ablassöffnung einnehmen, über die Fluid im Filtermittel axial ableitbar ist. Die Zusatzöffnung kann zur Entlüftung bei Kraftstofffiltern dienen, als Bypass für Nebenstromölfilter, zum Anbau eines externen Zusatzventils, welches an den Stutzen der Zusatzöffnung anschließbar ist, als Messstutzen für eine Sensorik bzw. Diagnostik oder als Anschluss, über den beispielsweise Additive oder dergleichen eingebracht werden können.
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Das Filtermittel ist insbesondere zickzackförmig gefaltet. Es handelt sich hierbei um ein Filterpapier, das an sich verhältnismäßig nachgiebig ist, wobei über das Mittelrohr und die entsprechende Ausführung der Querschnittsgestalt des Mittelrohrs im Bereich der Zusatzöffnung wie vorbeschrieben eine Stabilisierung des Filtermittels erzielt wird.
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Die Zusatzöffnung ist vorzugsweise an einem Zusatzstutzen gebildet, welcher in die Endscheibe eingebracht ist. Der Ablassstutzen kann einteilig mit der Endscheibe ausgebildet sein oder als separates Bauteil, welches in eine entsprechende Öffnung in die Endscheibe eingesetzt und mit der Endscheibe verbunden ist. Der Ablassstutzen kann die Endscheibe auf der dem Filterelement zugewandten Seite überragen, so dass ein Abschnitt des Stutzens in das Filtermittel einragt. Möglich ist aber auch eine Ausführung, bei der der Stutzen bündig mit der dem Filtermittel zugewandten Stirnseite abschließt. Des Weiteren sind Ausführungen möglich, bei denen lediglich eine Ausnehmung in die Endscheibe eingebracht ist, welche die Zusatzöffnung bildet.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass auf der der Endscheibe gegenüberliegenden Seite eine Verschlussscheibe angeordnet ist, die in den zentrischen Innenraum innerhalb des Filterelementes zumindest teilweise einragt. Die Verschlussscheibe schließt entweder bündig mit der Stirnseite des Filterelementes ab, in diesem Fall befindet sich die Verschlussscheibe vollständig innerhalb des Innenraums. Möglich ist aber auch, dass die Verschlussscheibe teilweise die Stirnseite überragt. Für einen strömungsdichten Abschluss zwischen der Verschlussscheibe und dem Innenraum des Filterelementes kann ein umlaufender, ringförmiger Dichtwulst vorgesehen sein, der entweder an der Innenseite des Filterelementes im Bereich des Innenraums angeordnet ist oder an der Außenseite der Verschlussscheibe. Die Verschlussscheibe kann einteilig mit dem Rohr ausgeführt sein. Möglich ist darüber hinaus auch eine separate Ausbildung der Verschlussscheibe und eine Befestigung am Mittelrohr. Die Verschlussscheibe bildet eine Endscheibe, in die gegebenenfalls die Zusatzöffnung eingebracht ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass die Endscheibe, welche die Haupt-Ablassöffnung sowie die radial versetzte Zusatzöffnung aufweist, einteilig mit dem Mittelrohr ausgebildet ist, welches in den Innenraum des Filterelementes eingesetzt ist. Das Mittelrohr einschließlich Endscheibe besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff und kann im Spritzgießverfahren hergestellt werden.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Filtereinrichtung, mit einem ringförmigen Filterelement und einer stirnseitig auf das Filterelement aufgesetzten Endscheibe, die einen zentrischen Haupt-Ablassstutzen sowie einen radial nach außen versetzten Zusatzstutzen aufweist,
- 2 einen Schnitt quer zur Längsachse des Filterelementes, mit einem in das Filterelement eingesetzten Mittelrohr, welches im Querschnitt halbkreisförmig ausgeführt ist, wobei sich an den Halbkreis drei V-förmige Geometrieabschnitte des Mittelrohrs anschließen, von denen die mittlere V-Form eine Zusatzöffnung umgreift, über die der Zusatzstutzen in das Filtermittel einmündet,
- 3 die Filtereinrichtung in einer weiteren, teilweise geschnittenen Darstellung,
- 4 die Filtereinrichtung in einer weiteren Darstellung, in der das Filterelement teilweise geschnitten ist,
- 5 eine Filtereinrichtung in einer nichterfindungsgemäßen Ausführung, in der die Endscheibe, welche einen Haupt-Ablassstutzen und einen Zusatzstutzen aufweist, einteilig mit einem Mittelrohr ausgebildet ist,
- 6 die Filtereinrichtung gemäß 5 in einem Längsschnitt,
- 7 die Baueinheit bestehend aus Endscheibe und Mittelrohr in einer ersten perspektivischen Ansicht,
- 8 Endscheibe und Mittelrohr in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
- 9 eine Filtereinrichtung in einer weiteren nichterfindungsgemäßen Ausführung, in der der Haupt-Ablassstutzen und der Zusatzstutzen in verschiedenen, gegenüberliegenden Endscheiben angeordnet sind.
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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 1 ist eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Flüssigkeitsfilter vorzugsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, beispielsweise zur Getriebeölfilterung. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein ringförmiges Filterelement 2, das an der Außenseite mit einem aufgeklebten Verstärkungsfaden 3 verstärkt ist. An einer Stirnseite ist das Filterelement 2 von einer Endscheibe 4 abgedeckt, die einen zentrisch angeordneten Haupt-Ablassstutzen 5 sowie radial nach außen versetzt einen Zusatzstutzen 6 aufweist. Der Haupt-Ablassstutzen 5 mündet in den Innenraum 9 des Filterelementes 2, der die Reinseite darstellt, so dass das gereinigte Fluid axial über den Innenraum 9 und den Haupt-Ablassstutzen 5 abzuleiten ist. Der radial nach außen versetzte Zusatzstutzen 6 mündet mit einer Zusatzöffnung in den Bereich des Filtermittels 7.
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Wie der Schnittdarstellung gemäß 2 zu entnehmen, ist in den Innenraum 9 ein Mittelrohr 8 eingesetzt, welches eine nicht-symmetrische Querschnittsgeometrie aufweist. Das Mittelrohr 8 besitzt einen halbkreisförmigen Querschnitt, an den sich drei V-förmige Geometrieabschnitte anschließen, wobei der mittlere, V-förmige Abschnitt 8a die Zusatzöffnung 6a umgreift, mit der der Zusatzstutzen 6 in das Filterelement 2 mündet.
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Das Filterelement 2 ist von einem als Filterpapier ausgebildeten Filtermittel 7 gebildet, welches zickzackförmig gefaltet ist. Über die teilweise V-förmige Struktur des Mittelrohrs wird erreicht, dass die Falten des Filtermittels 7 sich an der Außenseite des Mittelrohrs 8 anlegen, so dass gewährleistet ist, dass die mittlere V-Form 8a des Mittelrohrs das Filtermittel 7 um die Zusatzöffnung 6a legt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Zusatzstutzen 6 mit der Zusatzöffnung 6a immer innerhalb des Filterelementes einmündet und nicht versehentlich eine direkte Strömungsverbindung zwischen der Rohseite und der Zusatzöffnung 6a gebildet ist.
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In 3 ist die Filtereinrichtung 1 mit dem Filterelement 2 in einem Gehäuse 10 dargestellt. Das Filterelement 2 ist in einen Aufnahmeraum im Gehäuse 10 axial einschiebbar bzw. aus dem Aufnahmeraum axial zu entnehmen.
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In 4 ist zu erkennen, dass das Mittelrohr 8 über seine gesamte axiale Länge gesehen eine Vielzahl einzelner ringförmiger Elemente aufweist, die über axiale Stützstreben miteinander verbunden sind, wobei jedes ringförmige Element aus einem Halbkreis sowie den drei V-förmigen Geometrieabschnitten besteht. Der mittlere V-förmige Geometrieabschnitt 8a umgreift hierbei die Zusatzöffnung 6a, über die der Zusatzstutzen 6 in das Filterelement 2 im Bereich des Filtermittels einmündet.
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In den 5 bis 8 ist ein weiteres Beispiel für eine Filtereinrichtung 1 zur Flüssigkeitsfiltration dargestellt. Das Filterelement 2 ist ebenso wie beim ersten Beispiel ringförmig ausgebildet, wobei in den Innenraum 9 (6) ein Mittelrohr 8 eingesetzt ist. Einteilig mit dem Mittelrohr 8 ist die Endscheibe 4 ausgebildet, die mit dem zentrisch angeordneten Haupt-Ablassstutzen 5, welcher über die Haupt-Ablassöffnung 5a in den Innenraum 9 mündet, und dem radial nach außen versetzten Zusatzstutzen 6 versehen ist, der über die Zusatzöffnung 6a in das Filtermittel des Filterelementes 2 mündet. Wie 6 zu entnehmen, überragt der Zusatzstutzen 6 auf der dem Filterelement 2 zugewandten Seite die Stirnseite der Endscheibe 4 geringfügig. Der Haupt-Ablassstutzen 5 überragt ebenfalls die dem Filterelement 2 zugewandte Stirnseite der Endscheibe 4, jedoch um ein signifikant höheres Maß als der Zusatzstutzen 6.
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Auf der der Endscheibe 4 gegenüberliegenden Seite befindet sich an der Stirnseite des Mittelrohrs 8 eine Verschlussscheibe 11, welche ebenfalls einteilig mit dem Mittelrohr 8 ausgebildet ist. Die Verschlussscheibe 11 ist an den Querschnitt des Innenraums 9 angepasst und ragt teilweise in den Innenraum 9 ein. Für einen strömungsdichten Abschluss zwischen der Verschlussscheibe 11 und dem Filterelement 2 kann es zweckmäßig sein, entweder an der Innenseite des Filterelementes 2 auf der dem Innenraum 9 zugewandten Seite oder am Außenrand der Verschlussscheibe 11 einen Dichtwulst anzuordnen.
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In 9 ist ein weiteres Beispiel für eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, das im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach den 5 bis 8 entspricht. Unterschiedlich ist jedoch, dass gemäß 9 die Filtereinrichtung 1 eine obere Endscheibe 4 und gegenüberliegend eine untere Endscheibe 12 jeweils an den axialen Stirnseiten des Filterelementes 2 aufweist. In die obere Endscheibe 4 ist der zentrisch angeordnete Haupt-Ablassstutzen 5 eingebracht, der über die Haupt-Ablassöffnung 5a mit dem Innenraum 9 kommuniziert. In die gegenüberliegende, untere Endscheibe 12 ist exzentrisch bzw. radial nach außen versetzt ein Zusatzstutzen 6 mit der Zusatzöffnung 6a eingebracht, welche im Bereich des Filtermittels in das Filterelement 2 mündet.
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Grundsätzlich möglich sind auch Ausführungen mit Zusatzstutzen sowie -Öffnungen an beiden gegenüberliegenden Endscheiben der Filtereinrichtung. Des Weiteren ist es möglich, an einer Endscheibe oder an beiden Endscheiben mehrere Zusatzstutzen und -Öffnungen vorzusehen.
