DE102015114323A1

DE102015114323A1 - Fluidfilter mit einer Ventileinheit

Info

Publication number: DE102015114323A1
Application number: DE102015114323.2A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ardes
Original assignee: Hengst SE and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-03-02
Also published as: CN108136294B; WO2017036857A1; CN108136294A; US20190030469A1; US10576401B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidfilter (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Fluidzulauf (21) und einem Fluidablauf (22), mit einem den Fluidablauf (22) bildenden zentralen Standrohr (4), mit einem auf das Standrohr (4) aufgesteckten Filtereinsatz (3) und mit einer am Außenumfang des Standrohrs (4) angeordneten Ventileinheit (5), wobei die Ventileinheit (5) einen Ventilsitz (50), einen in Axialrichtung des Standrohrs (4) beweglichen Ventilkörper (53), eine auf dem Standrohr (4) geführte, den Ventilkörper (53) in Ventilschließrichtung vorbelastende Ventilfeder (57) und eine am Standrohr (4) angebrachte Ventilfederstütze (56) aufweist.
Der Fluidfilter (1) gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (53) durch einen Elastomerkörper gebildet ist und dass zwischen der Ventilfeder (57) und dem Ventilkörper (53) ein auf dem Standrohr (4) axial verschiebbar geführter Ventilzwischenring (55) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidfilter mit einem Gehäuse, mit einem Fluidzulauf und einem Fluidablauf, mit einem den Fluidablauf bildenden zentralen Standrohr, mit einem auf das Standrohr aufgesteckten Filtereinsatz und mit einer am Außenumfang des Standrohrs angeordneten Ventileinheit, wobei die Ventileinheit einen Ventilsitz, einen in Axialrichtung des Standrohrs beweglichen Ventilkörper, eine auf dem Standrohr geführte, den Ventilkörper in Ventilschließrichtung vorbelastende Ventilfeder und eine am Standrohr angebrachte Ventilfederstütze aufweist.
Ein Fluidfilter der eingangs genannten Art ist aus der WO 2015/036 107 A1 bekannt. Für die vorliegende Erfindung stellt sich, ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik, die Aufgabe, die Funktionalität der einen Teil des Fluidfilters bildenden Ventileinheit zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Fluidfilter der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ventilkörper durch einen Elastomerkörper gebildet ist und dass zwischen der Ventilfeder und dem Ventilkörper ein auf dem Standrohr axial verschiebbar geführter Ventilzwischenring angeordnet ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft für den Fluidfilter eine Ventileinheit zur Verfügung gestellt, die einerseits eine sehr gute Dichtigkeit im Schließzustand aufweist und die andererseits dauerhaft betriebssicher und verschleißunanfällig ist.
Zur Sicherstellung eines zuverlässigen Zusammenwirkens zwischen dem Ventilzwischenring und der Ventilfeder ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ventilzwischenring an seiner der Ventilfeder zugewandten Seite eine an das dem Ventilzwischenring zugewandte Ende der Ventilfeder formangepasste Federanlagefläche aufweist.
Um auch zwischen dem Ventilzwischenring und dem Ventilkörper ein zuverlässiges und gleichzeitig den Ventilkörper schonendes Zusammenwirken zu gewährleisten, ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass der Ventilzwischenring an seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine an die dem Ventilzwischenring zugewandte Seite des Ventilkörpers formangepasste Ventilkörperanlagefläche aufweist.
Damit bei geöffneter Ventileinheit ein möglichst widerstandsarmes Abströmen von Fluid gewährleistet ist, schlägt die Erfindung vor, dass der Ventilzwischenring in seinem zwischen seinen axialen Enden liegenden Bereich Durchbrechungen aufweist. Diese Durchbrechungen erlauben es dem Fluid, in Radialrichtung durch den Ventilzwischenring zu strömen und so widerstandsarm abzufließen.
Zur weiteren Verminderung des Strömungswiderstandes für das von der Abströmseite der geöffneten Ventileinheit abströmende Fluid wird vorgeschlagen, dass der Ventilzwischenring verdrehfest auf dem Standrohr geführt ist und dass im Standrohr Durchlassöffnungen deckungsgleich zu den Durchbrechungen im Ventilzwischenring angeordnet sind.
Die zuvor erwähnte Verdrehfestigkeit des Ventilzwischenrings auf dem Standrohr wird bevorzugt dadurch erreicht, dass das Standrohr an seinem Außenumfang erste Formelemente und der Ventilzwischenring an seinem Innenumfang zweite Formelemente aufweist und dass die Formelemente miteinander zusammenwirkend eine Verdrehsicherung des Ventilzwischenrings relativ zum Standrohr bilden.
In weiterer Ausgestaltung sind bevorzugt die Formelemente beiderseits durch Anordnungen von axial verlaufenden, radial vorragenden Rippen oder Stegen oder Nasen gebildet. In dieser Ausführung in die Formelemente einfach herstellbar und dabei zuverlässig in ihrer Funktion.
Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung sind in einer anderen Ausgestaltung die Formelemente einerseits durch eine Anordnung von axial verlaufenden, radial vorragenden Rippen oder Stegen oder Nasen und andererseits durch eine Anordnung von axial verlaufenden, radial einspringenden Nuten oder Vertiefungen gebildet sind.
Zwecks einfacher und kostengünstiger Herstellung des erfindungsgemäßen Fluidfilters sind zweckmäßig die ersten Formelemente einstückig mit dem Standrohr und die zweiten Formelemente einstückig mit dem Ventilzwischenring ausgeführt.
Dabei sind vorzugsweise das Standrohr und der Ventilzwischenring Spritzgussteile aus Kunststoff, was eine besonders kostengünstige Massenfertigung erlaubt.
Um einer Einrichtung, die mit in dem Fluidfilter gefiltertem Fluid versorgt wird, auch im Falle eines Zusetzens des Filtereinsatzes zumindest noch ungefiltertes Fluid zuführen zu können, ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass die Ventileinheit ein Filterumgehungsventil ist oder umfasst.
Damit der dem Fluidfilter nachgeschalteten Einrichtung bei Inbetriebnahme unmittelbar gefiltertes Fluid zugeführt wird, ist es zweckmäßig, ein Leerlaufen des Fluidfilters bei Stillstand der zugehörigen Einrichtung zu vermeiden. Im Hinblick darauf schlägt die Erfindung vor, dass die Ventileinheit zusätzlich zu dem Filterumgehungsventil ein Rücklaufsperrventil umfasst.
Schließlich ist für den erfindungsgemäßen Fluidfilter vorgesehen, dass der Elastomerkörper den Ventilkörper sowohl des Filterumgehungsventils als auch des Rücklaufsperrventils bildet. Hiermit wird ein hoher Integrationsgrad erreicht, der die Zahl der nötigen Einzelteile und damit auch die Herstellungs- und Montagekosten niedrig hält.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 einen Fluidfilter in einem an einen Anschlussflansch angebauten Zustand, im Längsschnitt,
2 ein Standrohr des Fluidfilters mit einer Ventileinheit, in Seitenansicht,
3 einen Ventilzwischenring als Teil der Ventileinheit aus 2, als Einzelteil, in Ansicht schräg von oben,
4 das Standrohr und die Ventileinheit in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 2, und
5 das Standrohr und die Ventileinheit in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in 2.
In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.
1 zeigt einen Fluidfilter 1 in einem an einen Anschlussflansch 6, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, angebauten Zustand, im Längsschnitt. Der Fluidfilter 1 umfasst als wesentliche Teile ein becherförmiges, unten offenes Gehäuse 2, einen darin austauschbar angeordneten, hohlzylinderförmigen Filtereinsatz 3, ein zentrales Standrohr 4 und eine im unteren Bereich des Gehäuses 2 angeordnete Ventileinheit 5.
Das Gehäuse 2 besitzt zentral in seinem oberen Teil ein Gewinde 23, das mit einem am oberen Endbereich 41 des Standrohrs 4 angeordneten Gewinde 43 verschraubt ist. An seiner unteren Stirnseite besitzt das Gehäuse 2 eine umlaufende Dichtung 20, die das Gehäuse 2 in dem in 1 gezeigten, an den Anschlussflansch 6 angebauten Zustand gegen eine umlaufende Dichtfläche 60 des Anschlussflansches 6 abdichtet. In seinem unteren Endbereich 42 besitzt das Standrohr 4 ein Gewinde 44, welches in einen Gewindeanschluss 64 zentral im Anschlussflansch 6 eingeschraubt ist.
In seinem zwischen den Endbereichen 41, 42 liegenden Bereich 40 besitzt das Standrohr 4 mehrere Durchlassöffnungen 45, 49, die zum Ableiten von Fluid aus dem Fluidfilter 1 in den Fluidablauf 23 im Inneren des Standrohrs 4 dienen.
Der Filtereinsatz 3 besteht aus einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper 30, der stirnseitig von einer oberen Endscheibe 31 und einer unteren Endscheibe 32 eingefasst ist. Im Inneren des Filterstoffkörpers 30 ist ein hohlzylinderförmiges Stützgitter 33 angeordnet, welches den Filterstoffkörper 30 im Betrieb des Fluidfilters 1 gegen ein Kollabieren schützt. Im betriebsbereiten Zustand des Fluidfilters 1 ist der Filtereinsatz 3 auf das zentrale Standrohr 4 aufgesteckt.
Die Ventileinheit 5 weist einen in seiner Grundform kreisringscheibenförmigen Ventilsitz 50 auf, der dichtend auf dem Standrohr 4 sitzt und der radial außen an der Dichtfläche 60 des Anschlussflansches 6 abgestützt ist. Durch den Ventilsitz 50 verlaufen Ventilöffnungen 51, die zusammen mit einem als Elastomerscheibe ausgeführten Ventilkörper 53, einem axial verschieblich auf dem Standrohr 4 geführten Ventilzwischenring 55, einer den Ventilzwischenring 55 in Schließrichtung vorbelastenden Ventilfeder 57 und einer axial fest auf dem Standrohr 4 angeordneten Ventilfederstütze 56 ein Filterumgehungsventil 5' bilden.
Der zwischen der Ventilfeder 57 und dem Ventilkörper 53 angeordnete Ventilzwischenring 55 besitzt an seiner dem unteren Ende der Ventilfeder 57 zugewandten Seite eine formangepasste Federanlagefläche 55' und an seiner dem Ventilkörper 53 zugewandten Seite eine formangepasste Ventilkörperanlagefläche 55''. Die Anlageflächen 55' und 55'' sorgen für ein sicheres Zusammenwirken der beteiligten Elemente des Filterumgehungsventils 5', wobei insbesondere gewährleistet wird, dass der aus einem Elastomer bestehende Ventilkörper 53 nicht unmittelbar in Kontakt mit der aus Stahl bestehenden Ventilfeder 57 tritt. Hiermit wird zum einen eine gute Dichtigkeit des Filterumgehungsventils 5' in dessen Schließstellung und zum anderen eine schonende und in Umfangsrichtung gleichmäßige Beaufschlagung des Ventilkörpers 53 mit der in Ventilschließrichtung wirkenden Kraft der Ventilfeder 57 bewirkt.
In seinem in den Fluidfilter 1 eingebauten Zustand spannt der Filtereinsatz 3 mittels einer an der Unterseite seiner unteren Endscheibe 32 angeformten, umlaufenden Andrückkontur 35 den Ventilkörper 53 in einem außerhalb der Ventilöffnungen 51 liegenden Bereich vor.
Ein radial äußerer Teil der Ventileinheit 5 bildet ein Rücklaufsperrventil 5'', durch welches ein Fluidzulauf 21 zur Zuführung von zu filterndem Fluid in den Fluidfilter 1 verläuft.
Im normalen Betrieb des Fluidfilters 1 strömt zu filterndes Fluid durch den radial äußeren Fluidzulauf 21 in den Fluidfilter 1 ein, durchströmt radial von außen nach innen den Filterstoffkörper 30 des Filtereinsatzes 3 und tritt dann durch die Durchlassöffnungen 45, 49 in das zentrale Standrohr 4 ein, dessen Inneres den Fluidablauf 22 bildet.
Wenn der Durchfluss des Fluids durch den Filterstoffkörper 30 infolge eines erhöhten Strömungswiderstandes, zum Beispiel durch Ansammlung von Schmutzpartikeln, vermindert ist, öffnet die Druckdifferenz des Fluids zwischen der Rohseite und Reinseite des Fluidfilters 1 das Filterumgehungsventil 5'. Dabei werden der Ventilkörper 53 und der Ventilzwischenring 55 gegen die Kraft der Ventilfeder 57 von dem Ventilsitz 50 abgehoben, wodurch die Ventilöffnungen 51 freigegeben werden. Zur Gewährleistung eines Abströmen des den Filtereinsatz 3 umgehenden Fluidstroms mit einem geringen Strömungswiderstand sind in dem Ventilzwischenring 55 Durchbrechungen 59 vorgesehen, die deckungsgleich mit Durchlassöffnungen 49 im zentralen Standrohr 4 sind.
Damit die Durchbrechungen 59 im Betrieb des Fluidfilters 1 immer deckungsgleich mit den Durchlassöffnungen 49 im Standrohr 4 bleiben, sind am Außenumfang des Standrohrs 4 erste Formelemente 48 und am Innenumfang des Ventilzwischenrings 55 zweite Formelemente 58 angeordnet, die im Sinne einer Verdrehsicherung zusammenwirken, jedoch ein axiales Verschieben des Ventilzwischenrings 55 relativ zum Standrohr 4 erlauben.
2 zeigt das Standrohr 4 des Fluidfilters 1 mit der Ventileinheit 5 in Seitenansicht. Oben und unten in 2 sind die beiden axialen Endbereiche 41, 42 des Standrohrs 4 mit den dort angeformten Gewinden 43, 44 sichtbar. Über dem unteren Gewinde 44 ist auf dem Standrohr 4 die Ventileinheit 5 angeordnet.
Im oberen Teil des Bereichs 40 des Standrohrs 4 ist auf dessen Außenumfang die Ventilfederstütze 56 fest angeordnet. Unter der Ventilfederstütze 56 ist auf dem Standrohr 4 die Ventilfeder 57 angeordnet, die mit ihrem unteren Ende auf den auf dem Standrohr 4 axial verschieblich geführten Ventilzwischenring 55 drückt und die an ihrem oberen Ende an der Unterseite der Ventilfederstütze 56 abgestützt ist.
Der Ventilzwischenring 55 weist über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet die Durchbrechungen 59 auf. Wie die 2 veranschaulicht, liegen die Durchbrechungen 59 im Ventilzwischenring 55 deckungsgleich mit den Durchlassöffnungen 49 im Standrohr 4.
3 zeigt den Ventilzwischenring 55 als Teil der Ventileinheit 5 aus 2, als Einzelteil, in Ansicht schräg von oben. Nahe dem oberen Rand des Ventilzwischenrings 55 sind an dessen Innenumfang die Formelemente 58 für die Verdrehsicherung des Ventilzwischenrings 55 relativ zum Standrohr sichtbar. Im Umfang des Ventilzwischenrings 55 liegen die Durchbrechungen 59. Die obere Stirnseite des Ventilzwischenrings 55 ist als an das untere Federende formangepasste Federanlagefläche 55' ausgebildet. Die untere Stirnseite des Ventilzwischenrings 55 ist als an die Oberseite des Ventilkörpers formangepasste Ventilkörperanlagefläche 55'' ausgeführt.
4 zeigt das Standrohr 4 und die Ventileinheit 5 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 2. Im Zentrum der 4 ist das Standrohr 4 sichtbar, von dessen Außenumfang hier insgesamt vier Formelemente 48 nach außen hin vorstehen. Radial außen vom Standrohr 4 liegt auf diesem der Ventilzwischenring 55, von dessen Innenumfang vier zweite Formelemente 58 nach innen hin vorstehen. Zusammen bilden die Formelemente 48, 58 eine Verdrehsicherung für den Ventilzwischenring 55 auf dem Standrohr 4.
5 schließlich zeigt das Standrohr 4 und die Ventileinheit 5 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in 2. Im Zentrum der 5 liegt wieder das Standrohr 4 und radial außen von diesem liegt der Ventilzwischenring 55. Die Durchlassöffnungen 49 im Standrohr 4 und die Durchbrechungen 59 im Ventilzwischenring 55 liegen dabei deckungsgleich zueinander und gewährleisten einen geringen Strömungswiderstand für durchströmendes Fluid bei geöffnetem Filterumgehungsventil.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/036107 A1 [0002]

Claims

Fluidfilter (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Fluidzulauf (21) und einem Fluidablauf (22), mit einem den Fluidablauf (22) bildenden zentralen Standrohr (4), mit einem auf das Standrohr (4) aufgesteckten Filtereinsatz (3) und mit einer am Außenumfang des Standrohrs (4) angeordneten Ventileinheit (5), wobei die Ventileinheit (5) einen Ventilsitz (50), einen in Axialrichtung des Standrohrs (4) beweglichen Ventilkörper (53), eine auf dem Standrohr (4) geführte, den Ventilkörper (53) in Ventilschließrichtung vorbelastende Ventilfeder (57) und eine am Standrohr (4) angebrachte Ventilfederstütze (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (53) durch einen Elastomerkörper gebildet ist und dass zwischen der Ventilfeder (57) und dem Ventilkörper (53) ein auf dem Standrohr (4) axial verschiebbar geführter Ventilzwischenring (55) angeordnet ist.
Fluidfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilzwischenring (55) an seiner der Ventilfeder (57) zugewandten Seite eine an das dem Ventilzwischenring (57) zugewandte Ende der Ventilfeder (57) formangepasste Federanlagefläche (55') aufweist.
Fluidfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilzwischenring (55) an seiner dem Ventilkörper (53) zugewandten Seite eine an die dem Ventilzwischenring (57) zugewandte Seite des Ventilkörpers (53) formangepasste Ventilkörperanlagefläche (55'') aufweist.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilzwischenring (55) in seinem zwischen seinen axialen Enden liegenden Bereich Durchbrechungen (59) aufweist.
Fluidfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilzwischenring (55) verdrehfest auf dem Standrohr (4) geführt ist und dass im Standrohr (4) Durchlassöffnungen (49) deckungsgleich zu den Durchbrechungen (59) im Ventilzwischenring (55) angeordnet sind.
Fluidfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Standrohr (4) an seinem Außenumfang erste Formelemente (48) und der Ventilzwischenring (55) an seinem Innenumfang zweite Formelemente (58) aufweist und dass die Formelemente (48, 58) miteinander zusammenwirkend eine Verdrehsicherung des Ventilzwischenrings (55) relativ zum Standrohr (4) bilden.
Fluidfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente (48, 58) beiderseits durch Anordnungen von axial verlaufenden, radial vorragenden Rippen oder Stegen oder Nasen gebildet sind.
Fluidfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente (48, 58) einerseits durch eine Anordnung von axial verlaufenden, radial vorragenden Rippen oder Stegen oder Nasen und andererseits durch eine Anordnung von axial verlaufenden, radial einspringenden Nuten oder Vertiefungen gebildet sind.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Formelemente (48) einstückig mit dem Standrohr (4) und die zweiten Formelemente (58) einstückig mit dem Ventilzwischenring (55) ausgeführt sind.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (5) ein Filterumgehungsventil (5') ist oder umfasst.
Fluidfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (5) zusätzlich zu dem Filterumgehungsventil (5') ein Rücklaufsperrventil (5'') umfasst.
Fluidfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper den Ventilkörper (53) sowohl des Filterumgehungsventils (5') als auch des Rücklaufsperrventils (5'') bildet.