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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filtersystem mit einem Filterelement, insbesondere ein Kraftstofffiltersystem, sowie ein Filterelement für ein Filtersystem, insbesondere für ein Kraftstofffiltersystem, mit einem Ausgleichselement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Ausgleichselement für ein Filtersystem.
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Stand der Technik
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Es ist beispielsweise aus der Schrift
US 2006196156 A bekannt, ein Filterelement in einem Filtergehäuse mittels eines Ausgleichselements axial zu stabilisieren. Hierzu werden beispielsweise in Kraftstofffiltersystemen Schraubenfedern oder gestanzte tellerfederartige Blechelemente eingesetzt, die zwischen einer Endscheibe des Filterelements und dem Filtergehäuse angeordnet sind. Gerade bei Kraftstofffiltersystemen in Kraftfahrzeugen sind diese über ihre Lebensdauer hohen Belastungen hinsichtlich Vibrationen und Temperaturwechseln ausgesetzt, so dass die Ausgleichselemente für die zuverlässige Funktion des Kraftstofffiltersystems günstig sind.
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Die
EP 1 693 097 A1 zeigt ein Filtersystem mit einem becherförmigen Gehäuse, ein lösbar darin angeordnetes Filterelement und einen Aufnahmekopf, wobei ein Federelement gezeigt ist, das das Filterelement in dem Gehäuseboden abstützt.
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Der
WO 2009/ 002 501 A1 ist ein Fluidfilter mit einem Filterelement mit einem Vibrationsdämpfer in einem Filtergehäuse zu entnehmen, der das Filterelement entkoppelt von Schwingungen.
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Aus der
DE 27 16 233 A1 ist ein Schwingungsdämpfer für kleine Resonanzfrequenzen mit hoher inneren Arbeitsaufnahme und kleiner elastischer Verformung aus Kunststoff bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem mit einem Filterelement zu schaffen bei dem das Filterelement mittels eines Federelements stabil in einem Filtergehäuse gehalten werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement für ein solches Filtersystem zu schaffen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung von einem Filtersystem mit einem Filterelement gelöst, bei dem das Filterelement mit einem Kunststofffederelement im Filtergehäuse axial eingespannt ist. Erfindungsgemäß ist ein Filterelement vorgesehen, bei dem ein Kunststofffederelement an wenigstens einer Endscheibe angeordnet ist.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein Filtersystem vorgeschlagen mit einem Filtergehäuse, das ein Filterelement umschließt, wobei zwischen Filterelement und einem Bereich des Filtergehäuses ein Ausgleichselement aus Kunststoff angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Filtersystem weist ein Filtergehäuse aus Metall auf. Bei metallischen Ausgleichselementen kann es im Betrieb des Filtersystems zu einer Kontaktkorrosion zwischen dem metallischen Ausgleichselement und dem metallischen Filtergehäuse kommen, die zum Versagen des metallischen Ausgleichselements führen. Mit einem Ausgleichselement aus Kunststoff kann dies wirksam unterbunden werden. Derartige Kontaktkorrosionseffekte können insbesondere bei Kraftstofffiltersystemen auftreten, insbesondere solchen, die zur Filterung von Biodiesel vorgesehen sind. Bei dieser Kraftstoffart kann die Kontaktkorrosion durch eine Belastung durch Mikroorganismen im Kraftstoff hervorgerufen werden, die bei anderen Kraftstoffarten nicht auftritt. Generell ist die Kombination metallisches Filtergehäuse - Filterelement - Ausgleichselement aus Kunststoff besonders vorteilhaft.
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Als Kunststoff eignen sich Elastomere oder Thermoplaste, insbesondere glasfaserverstärkte Thermoplaste.
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Das Ausgleichselement dient einerseits als Toleranzausgleich bei der Montage des Filterelements in das Filtergehäuse und andererseits zum Aufbringen einer Montagegegenkraft, um auf das Filtergehäuse und das Filterelement Bauelemente aufstecken zu können.
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Das Ausgleichselement aus Kunststoff ist vorteilhaft so ausgelegt, dass dieses zumindest im Neuzustand eine Federkennlinie aufweist, die einem üblichen metallischen Ausgleichselement entspricht. Damit kann das Filterelement mit ausreichender axialer Vorspannung in das Filtergehäuse eingesetzt werden. Diese Vorspannung wird genutzt, um beispielsweise Anschlüsse und dergleichen auf das Filtergehäuse aufzustecken oder aufzuklipsen. Das Filterelement muss daher mit einer ausreichenden Gegenkraft beaufschlagbar sein.
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Das Ausgleichselement weist eine Öffnung zur Aufnahme eines Eingriffsmittels des Filterelements auf, was einen positionsgenauen Einbau und eine vorteilhafte Zentrierung des Filterelements im Filtergehäuse über das Ausgleichselement ermöglicht.
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Erfindungsgemäß weist das Ausgleichselement ein Zentrierelement zum Zentrieren gegenüber dem Filtergehäuse auf. Das Zentrierelement ist als Stutzen oder Kragen ausgebildet, der an seiner dem Filtergehäuse zugewandten Stirnseite eine an einen Kontaktbereich zwischen Stirnseite und Filtergehäuse angepasste Kontur aufweist. Damit kann das Filterelement genau positioniert werden, da ein Ausweichen des Ausgleichselements beim Einsetzen des Filterelements bzw. bei einer axialen Belastung desselben vermieden wird. Beispielsweise kann die Kontur einer Kontur des Filtergehäusebodens folgen. Ist der Filtergehäuseboden z.B. ballig ausgebildet, kann die Kontur der Stirnseite angeschrägt sein oder auch einen Bereich mit einem, insbesondere ringförmigen, Kugelabschnitt aufweisen.
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Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das Zentrierelement als Mehrzahl von Streben ausgebildet sein, die sich am Filtergehäuse abstützen. So kann das Ausgleichselement einen Basiskörper aufweisen, die mit dem Filterelement koppelbar ist, von welchem Basiskörper sich zwei oder mehr Streben zum Filtergehäuseboden hin erstrecken.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ausgleichselement aus Kunststoff für ein Filtersystem vorgeschlagen, welches eine Oberseite, eine Unterseite und die Oberseite und die Unterseite verbindende Flanken umfasst.
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Als Kunststoff eignen sich insbesondere Elastomere oder Thermoplaste, insbesondere glasfaserverstärkte Thermoplaste.
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Die Form des Ausgleichselements ist vorteilhaft ungefähr oval. Insbesondere sind Oberseite und Unterseite parallel und können im eingebauten Zustand quer zur Längsachse des Filterelements und/oder des Filtergehäuses angeordnet sein. Diese Form erweist sich als besonders stabil und ist einfach herzustellen, insbesondere leicht zu entformen. Ferner zeigt sich, dass eine Schraubenfeder aus Kunststoff die notwendige Vorspannung im eingebauten Zustand nicht ausreichend aufbringen kann.
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Die Flanken zwischen Oberseite und Unterseite weisen einen Radius auf und bilden (zumindest näherungsweise) im eingebauten Zustand einen liegenden Zylinderabschnitt. Dabei kann sich der Radius der Flanken an der Grenzfläche zur Oberseite vom Radius der Flanken an der Grenzfläche zur Unterseite unterscheiden, insbesondere kann der Radius an der Grenzfläche zur Oberseite kleiner sein als der Radius der Flanken an der Grenzfläche zur Unterseite.
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Die Breite der Flanken ist vorteilhaft eher groß gewählt und die Materialdicke der Flanken eher dünn. Bei kleinerer Breite und größerer Dicke zeigt sich die Tendenz, dass das Material reißt oder bricht, während breitere und dünnere Flanken im Neuzustand des Ausgleichselements eine ausreichende Vorspannung von einigen hundert Newton aufbringen kann. Selbst wenn die Vorspannung des Ausgleichselements über seine Lebensdauer nachlässt ist die Vorspannung noch völlig ausreichend, um das Filterelement stabil an seiner Sollposition im Filtergehäuse zu halten.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann zwischen der Oberseite und der Unterseite wenigstens ein Steg funktionell parallel zu den Flanken vorgesehen sein. Damit können die Vorspannungseigenschaften und Federeigenschaften des Ausgleichselements günstig gestaltet werden
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Alternativ wird ein Ausgleichselement aus Kunststoff für ein Filtersystem vorgeschlagen, umfassend eine Oberseite und von der Oberseite sich weg erstreckende Streben. Vorteilhaft sind wenigstens drei Streben vorgesehen, die das Ausgleichselement und das damit gekoppelte Filterelement im eingebauten Zustand symmetrisch zu einer Längsachse im Filtergehäuse positionieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein auswechselbares Filterelement für ein Filtersystem vorgeschlagen, mit einem Filtergehäuse, dass das Filterelement im eingebauten Zustand umschließt, wobei das Filterelement eine Endscheibe aufweist, an der ein Ausgleichselement aus Kunststoff angeordnet ist.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann das Ausgleichselement an der Endscheibe befestigt sein, insbesondere verklebt, genietet, angeschraubt, angegossen, angespritzt. Dies erlaubt eine stabile Verbindung mit dem Filterelement.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann das Ausgleichselement integral mit der Endscheibe verbunden sein, beispielsweise mit der Endscheibe einstückig hergestellt sein. Dies erlaubt eine besonders stabile Verbindung mit dem Filterelement.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
- 1 eine Außenansicht eines teilweise aufgeschnittenen Filtersystems mit einem im Bodenbereich angeordneten Kunststoff-Ausgleichselements;
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-Ausgleichselements;
- 3 ein nicht erfindungsgemäßes Kunststoff-Ausgleichselements; und
- 4 ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Kunststoff-Ausgleichselement mit Streben.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt zur Illustration der Erfindung eine Außenansicht eines teilweise aufgeschnittenen Filtersystems 100 mit einem im Bodenbereich 24 angeordneten Kunststofffederelement 50.
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Das Filtersystem 100, beispielsweise ein Kraftstofffiltersystem, weist ein insbesondere metallisches Filtergehäuse 20 von ungefähr zylindrischer Form auf, das ein Filterelement 10 umschließt. Zwischen Filterelement 10 und dem Bereich 24 des Filtergehäuses 20 ist das Ausgleichselement 50 aus Kunststoff angeordnet. Am oberen Bereich 22 des Filtergehäuses 20 sind Medienanschlüsse 30, 32 zum Zuführen und Entnehmen von Kraftstoff vorgesehen sowie eine elektrische Anschlussbuchse 34 für eine etwaige Überwachungssensorik des Filtersystems 100, insbesondere einer Überwachungssensorik einer Heizeinrichtung.
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Das Ausgleichselement weist eine Oberseite 52 auf, die dem Filterelement 10 zugewandt ist, eine Unterseite 54, die dem Bereich 24 des Filtergehäuses 20 zugewandt ist, sowie zwei Flanken 56, 58, welche die Oberseite 52 und die Unterseite 54 verbinden.
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Das Ausgleichselement 50 weist in der Oberseite 52 eine Öffnung 62 zur Aufnahme eines Eingriffsmittels 16 des Filterelements 10 auf, das beispielsweise als Kragen an einer Endscheibe 16 im unteren Bereich 12 des Filterelements 10 ausgebildet ist.
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Das Ausgleichselement 50 kann an die Endscheibe 16 des Filterelements 10 angespritzt sein.
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Das Ausgleichselement 50 weist an der Unterseite 54 ein Zentrierelement 60 zum Zentrieren gegenüber dem Filtergehäuse 20 auf, das als Stutzen ausgebildet ist, der an seiner dem Filtergehäuse 20 zugewandten Stirnseite 66 eine an einen Kontaktbereich 26 zwischen Stirnseite 66 und Filtergehäuse 20 angepasste Kontur aufweist. Im Bereich 24 ist das Filtergehäuse 20 ballig ausgebildet, so dass die Kontur einem ringförmigen Kugelsegment entspricht, so dass das Ausgleichselement 50 sich stabil am Kontaktbereich 26 anschmiegt und nicht radial verrutschen kann.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-Ausgleichselements 50, welches der Ausgestaltung in 1 entspricht.
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Das Ausgleichselement 50 ist als stehendes ungefähres Oval ausgebildet und weist eine Oberseite 52 mit einer zentralen Öffnung 62, eine Unterseite 54 und die Oberseite 52 und die Unterseite 54 verbindende, sich gegenüberliegende Flanken 56, 58 auf. Die Oberseite 52 und die Unterseite 54 sind parallel zueinander angeordnet.
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Das Ausgleichselement 50 ist aus einem geschlossenen Materialstreifen mit nahezu gleicher Breite gebildet. Die Flanken 56, 58 und die Unterseite 54 weisen eine Breite 50w auf, die Oberseite 52 weist an der Öffnung 62 eine maximale Breite 50d auf. Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn die maximale Breite 50d der Oberseite 52 an der Öffnung 62 etwas größer ist als die Breite 50w.
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In der Unterseite 54 ist konzentrisch zur Öffnung 62 eine Öffnung 64 angeordnet, an der sich nach außen ein Zentrierelement 60 in Form eines Kragens oder Stutzens erstreckt, mit dem das Ausgleichselement 50 auf dem Filtergehäuseboden anliegt. Das Zentrierelement 60 weist eine umlaufende Nut 68 auf, welche die Federeigenschaften des Ausgleichselements 50 vorteilhaft beeinflusst. An seiner Stirnseite 66 ist das Ausgleichselement 60 mit einer Kontur versehen, welche an den Kontaktbereich mit dem Filtergehäuse angepasst ist, beispielsweise eine gewölbte Kontur für einen balligen Filtergehäuseboden.
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3 zeigt ein von der vorliegenden Erfindung nicht umfasstes alternatives Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-Ausgleichselements 50, das dem aus 2 ähnelt. Zusätzlich zu den Flanken 56 und 58 sind zwischen den Flanken 56, 58 und funktionell parallel dazu sich diametral an der Öffnung 64 gegenüberliegende Stege 70, 72 angeordnet, welche S-förmig ausgebildet sind. Die Breite 50w der Flanken 56, 58 ist deutlich geringer als bei der Ausgestaltung in 2, während Oberseite 52 und Unterseite 54 im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind und eine maximale Breite 50d aufweisen, die deutlich größer ist als die Breite 50w.
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In dieser Ausgestaltung übernimmt die Ringform der Unterseite 54 die Funktion des Zentrierelements. Es ist jedoch auch eine von der vorliegenden Erfindung umfasste Ausgestaltung denkbar mit einem Stutzen als Zentrierelement 60 wie in 2.
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4 illustriert ein weiteres von der vorliegenden Erfindung nicht umfasstes alternatives Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-Ausgleichselements 50 mit einigen Streben 80 als Zentrierelement 60. Beispielsweise können drei Streben an der Oberseite 52 des Ausgleichselements 50 angeordnet sein, die sich im eingebauten Zustand am Filtergehäuse 20 abstützen.
