DE102015205722A1

DE102015205722A1 - Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102015205722A1
Application number: DE102015205722.4A
Authority: DE
Inventors: Lovro Plazl; Andreas Kollmann
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) und einem darin angeordneten Ringfilterelement (4), sowie mit einem gehäuseseitigen Dom (3), der in ein Inneres des Ringfilterelements (4) eingreift und gegenüber welchem das Ringfilterelement (4) mit einer ersten Endscheibe (5) abgedichtet ist. Erfindungswesentlich ist dabei, – dass an der ersten Endscheibe (5) ein ringstufenförmiges Dichtprofil (8) mit zumindest drei Dichtlippen (9) angeordnet ist, – dass an dem Dom (3) eine komplementär dazu ausgebildete Dichtschräge (10) angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement (4) zusammen mit dem endscheibenseitigen Dichtprofil (8) zumindest zwei unterschiedlich große Kammern (11) begrenzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Ringfilterelement, sowie wie mit einem gehäuseseitigen Dom, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ringfilterelement für eine solche Filtereinrichtung.
Gattungsgemäße Filtereinrichtungen sind hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der EP 1 194 206 A0 und weisen üblicherweise ein Gehäuse sowie ein darin angeordnetes und in Radialrichtung durchströmtes Ringfilterelement auf. Darüber hinaus ist ein gehäuseseitiger Dom vorgesehen, der in ein Inneres des Ringfilterelements eingreift und gegenüber welchem das Ringfilterelement mit einer ersten Endscheibe abgedichtet ist. Die zweite Endscheibe kann dabei geschlossen ausgebildet sein oder aber beispielsweise mit einem Wassersammelraum in Kontakt stehen, in welchem ausgehend zu filternden Fluid abgeschiedenes Wasser gesammelt wird.
Um einen möglichst hohen Filtrationsgrad erreichen zu können, ist insbesondere auf eine unerwünschte Leckage, das heißt auf eine unerwünschte und am Ringfilterelement vorbeigehende Bypassströmung zu achten bzw. diese zu minimieren oder bestenfalls sogar auszuschließen. Gerade bei Filtereinrichtungen, welche zwischen ihrer Rohseite und ihrer Reinseite einen vergleichsweise hohen Druckunterschied aufweisen, kann dies jedoch Probleme bereiten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Filtereinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mittels welcher Leckageprozesse auch bei hohen Druckunterschieden zumindest minimiert werden können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen einer Rohseite und einer Reinseite einer Filtereinrichtung, beispielsweise eines Kraftstoff- oder Schmierstofffilters, ein mehrstufiges Dichtkonzept mit mehreren (Druck-, Dicht-)kammern vorzusehen, welche es ermöglichen, auch bei zwischen der Rohseite und der Reinseite auftretenden hohen Druckunterschiede eine zuverlässige Abdichtung herzustellen. Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist hierzu ein Gehäuse und ein darin angeordnetes Ringfilterelement sowie einen gehäuseseitigen Dom auf, der in ein Inneres des Ringfilterelementes eingreift und gegenüber welchem das Ringfilterelement mit einer ersten Endscheibe abgedichtet ist. Der gehäuseseitige Dom durchgreift somit die erste Endscheibe in einer zugehörigen Öffnung. Erfindungsgemäß ist nun an der ersten Endscheibe des Ringfilterelements ein ringstufenförmiges Dichtprofil mit zumindest drei Dichtlippen angeordnet, wogegen am Dom eine komplementär dazu ausgebildete Dichtschräge angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement zusammen mit dem endscheibenseitigen Dichtprofil zumindest zwei unterschiedlich große Kammern (Druckkammern) begrenzt. Über die zumindest drei Dichtlippen können somit zumindest drei Kontaktzonen bzw. Dichtzonen mit dazwischen angeordneten Kammern als Druckaufnehmer geschaffen werden, wodurch eine besonders hohe Dichtheit zwischen der Roh- und der Reinseite auf nicht nur einfache, sondern zudem auch kostengünstige Weise realisiert werden kann. Durch die unterschiedlich ausgeformten und/oder unterschiedlich großen Kammern, kann der Druck zwischen der Roh- und der Reinseite individuell auf die einzelnen Dichtstufen (Kammern) aufgeteilt und stufenweise abgebaut werden. Damit ist es möglich, dass z.B. durch eine erste und zweite Kammer, der Großteil des anstehenden Drucks der Rohseite abgefangen wird, wogegen durch gegebenenfalls vorgesehene weitere Kammern, sofern mehr als drei Dichtlippen vorgesehen sind, mögliche Druckstöße abfangen und die Dichtheit garantieren. Das erfindungsgemäße Dichtkonzept bietet dabei nicht nur eine deutlich verbesserte Dichtheit im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen, sondern ist zudem auch kostengünstig und fertigungstechnisch einfach herzustellen, so dass die mit dem erfindungsgemäßen Dichtkonzept erzielten Vorteile kostengünstig und einfach zu realisieren sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung nimmt eine Größe der durch das Dichtprofil und die Dichtschräge begrenzten Kammern in Richtung eines Druckgefälles, das heißt von einer Rohseite zu einer Reinseite hin, zu. Hierdurch können beispielsweise die erste Kammer bzw. die ersten Kammern den Großteil des anstehenden Druckgefälles aufnehmen, wogegen in der weiteren Kammer gegebenenfalls noch Druckstöße bzw. Druckschwankungen ausgeglichen werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind das Dichtprofil und die erste Endscheibe im Zwei-Komponentenspritzgussverfahren hergestellt. Hierdurch ist es möglich, einen Kunststoff für die Endscheibe zu wählen, welcher eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweist, wogegen der für das Dichtprofil ausgewählte Kunststoff hinsichtlich seiner Dichteigenschaften optimiert ist. Eine derartige erste Endscheibe besitzt dabei den großen Vorteil, dass das Dichtprofil einen integralen Bestandteil derselben bildet und damit einstückig mit dieser ausgebildet ist, obwohl das Dichtprofil selbst aus einem anderen Kunststoff hergestellt ist als die Endscheibe. Alternativ hierzu kann selbstverständlich das Dichtprofil auch als zusätzliches Bauteil ausgebildet und eingeknöpft bzw. in anderer Weise mit der ersten Endscheibe verbunden werden, wobei jedoch stets darauf zu achten ist, dass zwischen der ersten Endscheibe und dem Dichtprofil eine absolut dichte Verbindung besteht.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Filtereinrichtung als Kraftstofffilter oder als Schmierstofffilter ausgebildet und beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Diese Aufzählung soll selbstverständlich nicht abschließend sein, so dass die Filtereinrichtung rein theoretisch auch für andere Flüssigkeiten genutzt werden kann, wobei jedoch insbesondere die Nutzung als Kraftstofffilter oder als Schmierstofffilter von besonderem Vorteil ist, da bei diesen zunehmend hohe Druckunterschiede auftreten und dadurch durch das mehrstufige Dichtkonzept eine unerwünschte Bypassleckage zuverlässig verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ringfilterelement für eine zuvor beschriebene Filtereinrichtung anzugeben, bei welchem an der ersten Endscheibe ein ringstufenförmiges Dichtprofil mit zumindest drei Dichtlippen, vorzugsweise sogar mit zumindest vier Dichtlippen, angeordnet ist. Ein derartiges Ringfilterelement kann über sein ringstufenförmiges Dichtprofil zusammen mit einer entsprechenden Dichtschräge an einem Dom eines Gehäuses einer Filtereinrichtung das mehrstufige erfindungsgemäße Dichtkonzept verwirklichen und ist dadurch für Filtereinrichtungen mit einem hohen Druckunterschied zwischen Roh- und Reinseite geeignet.
Das erfindungsgemäße Ringfilterelement kann darüber hinaus eine zweite, geschlossene Endscheibe aufweisen, wobei darüber hinaus die erste Endscheibe zusammen mit dem Dichtprofil als sogenanntes 2-Komponentenkunststoffspritzgussbauteil ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise das Dichtprofil mit den einzelnen Dichtlippen separat herzustellen und in einem entsprechenden Spritzgusswerkzeug die erste Endscheibe anzuspritzen. Alternativ kann der Herstellungsprozess selbstverständlich auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, so dass zunächst die erste Endscheibe mittels Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt und anschließend das Dichtprofil an diese erste Endscheibe angespritzt wird. Eine derartige 2-Komponentenbauweise bietet dabei den großen Vorteil, dass für die erste Endscheibe und das Dichtprofil unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden können, welche jeweils auf die primären Anforderungen, beispielsweise Dichtheit, Elastizität oder Festigkeit, angepasst sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung,
2 eine Detaildarstellung aus 1 im Bereich eines ringfilterelementseitigen Dichtprofils und einer domseitigen Dichtschräge,
3 eine weitere Detaildarstellung der 2.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, welche beispielsweise als Kraftstofffilter oder als Schmierstofffilter, insbesondere in einem Nutzfahrzeug, ausgebildet sein kann, ein Gehäuse 2 mit einem gehäuseseitigen Dom 3 und ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes Ringfilterelement 4 auf. Der gehäuseseitige Dom 3 durchgreift dabei eine erste Endscheibe 5 des Ringfilterelementes 4 und greift damit in ein Inneres des Ringfilterelements 4 ein und ist zudem gegenüber der Endscheibe 5 des Ringfilterelementes 4 abgedichtet. Die Filtereinrichtung 1 ist darüber hinaus in Radialrichtung durchströmt und zwar von einer außenliegenden Rohseite 6 zu einer innenliegenden Reinseite 7 hin. Zwischen der Rohseite 6 und der Reinseite 7 ist dabei ein Druckgefälle vorhanden, wobei je nach Größe des vorhandenen Druckgefälles eine erhöhte Dichtheitsanforderung an eine zwischen der Endscheibe 5 und dem Dom 3 angeordnete Dichtung gestellt wird. Erfindungsgemäß ist nun an der ersten Endscheibe 5 ein ringstufenförmiges Dichtprofil 8 mit zumindest drei, vorzugsweise sogar vier Dichtlippen 9, angeordnet, während an dem Dom 3 eine komplementär dazu ausgebildete Dichtschräge 10 angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement 4 zusammen mit dem endscheibenseitigen Dichtprofil 8 zumindest zwei, vorzugsweise sogar drei oder mehr unterschiedlich große Kammern 11 (vgl. auch die 3) begrenzt. Hierdurch kann somit eine mehrstufige Dichtung mit mehreren Druckkammern 11 geschaffen werden, welche in der Lage ist, auch höhere Druckunterschiede problemlos aufzunehmen.
Betrachtet man die 3, so kann man erkennen, dass an der ersten Endscheibe 5 ein ringstufenförmiges Dichtprofil 8 mit vier Dichtlippen 9 angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement 4 zusammen mit der Dichtschräge 10 drei unterschiedlich große Kammern 11 begrenzt. Dabei nimmt die Größe der durch das Dichtprofil 8 und die Dichtschräge 10 begrenzten Kammern 11 in Richtung eines Druckgefälles, das heißt von der Rohseite 6 zur Reinseite 7 hin zu, wie dies gemäß der 3 klar ersichtlich ist.
Betrachtet man das Ringfilterelement 4 gemäß der 1 nochmals, so kann man erkennen, dass dieses eine zweite, geschlossene Endscheibe 12 aufweist, mit einem Axialfortsatz 13, über welchen es mit einem entsprechend mit zusammenwirkenden Deckel vom Dom 3 und damit aus dem Gehäuse 2 abziehbar ist.
Das Dichtprofil 8 und die erste Endscheibe 5 sind vorzugsweise im sogenannten 2-Komponentenspritzgussverfahren hergestellt, was die Möglichkeit eröffnet, dass für das Dichtprofil 8 und speziell deren Dichtlippen 9 ein Kunststoff verwendet wird, der eine optimale Dichtleistung aufweist, wogegen für die erste Endscheibe 5 ein Kunststoff verwendet werden kann, der beispielsweise andere Eigenschaften, insbesondere Festigkeiten, besitzt. Wichtig ist dabei lediglich nur, dass das Dichtprofil 8 absolut dicht mit der Endscheibe 5 verbunden ist, wodurch das Herstellen im 2-Komponentenspritzgussverfahren problemlos möglich ist. Selbstverständlich können dabei die Endscheibe 5 und das Dichtprofil 8 aus ein und demselben Kunststoff ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf das gemäß den 1 bis 3 dargestellte Ringfilterelement 4, welches an seiner ersten Endscheibe 5 das zuvor beschriebene ringstufenförmige Dichtprofil 8 mit zumindest drei, vorzugsweise vier, Dichtlippen 9 aufweist. Ein radialer Abstand der einzelnen Dichtlippen 9 kann dabei von innen nach außen abnehmen, wodurch eine Größe der durch die einzelnen Dichtlippen 9 gebildeten Kammern 11 von außen nach innen und damit in Richtung des Druckgefälles zunimmt.
Betrachtet man nochmals die 3, so kann man erkennen, dass auf der Rohseite 6 beispielsweise ein Druck von 10 bar herrscht, wogegen auf der Reinseite 7 lediglich ein Druck von 9 bar herrscht, so dass zwischen Roh- und Reinseite 6, 7 ein Druckgefälle von 1 bar herrscht. Dies kann durch die einzelnen Kammern 11 stufenweise abgebaut werden, wodurch beispielsweise in der der Rohseite 6 benachbarten Druckkammer 11 lediglich noch ein Druck von 9,8 bar, in der nächsten Kammer 11 ein Druck von 9,7 bar und in der der Reinseite 7 benachbarten Kammer 11 lediglich noch ein Druck von 9,5 bar herrscht.
Mit dem erfindungsgemäßen mehrstufigen Dichtkonzept lässt sich eine in diesem Bereich insbesondere bei hohen Druckgefällen oftmals auftretende und unerwünschte Leckageströmung zuverlässig und zugleich fertigungstechnisch einfach und kostengünstig verhindern, zumindest aber reduzieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 1194206 A0 [0002]

Claims

Filtereinrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) und einem darin angeordneten Ringfilterelement (4), sowie mit einem gehäuseseitigen Dom (3), der in ein Inneres des Ringfilterelements (4) eingreift und gegenüber welchem das Ringfilterelement (4) mit einer ersten Endscheibe (5) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass an der ersten Endscheibe (5) ein ringstufenförmiges Dichtprofil (8) mit zumindest drei Dichtlippen (9) angeordnet ist, – dass an dem Dom (3) eine komplementär dazu ausgebildete Dichtschräge (10) angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement (4) zusammen mit dem endscheibenseitigen Dichtprofil (8) zumindest zwei unterschiedlich große Kammern (11) begrenzt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Endscheibe (5) ein ringstufenförmiges Dichtprofil (8) mit vier Dichtlippen (9) angeordnet ist, die bei montiertem Ringfilterelement (4) zusammen mit der Dichtschräge (10) drei unterschiedlich große Kammern (11) begrenzen.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe der durch das Dichtprofil (8) und die Dichtschräge (10) begrenzten Kammern (11) in Richtung eines Druckgefälles, das heißt von einer Rohseite (6) zu einer Reinseite (7) hin, zunimmt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringfilterelement (4) eine zweite, geschlossene Endscheibe (12) aufweist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (8) und die erste Endscheibe (5) im 2-Komponentenspritzgussverfahren hergestellt sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (1) als Kraftstofffilter oder als Schmierstofffilter ausgebildet ist.
Ringfilterelement (4) für eine Filtereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der ersten Endscheibe (5) ein ringstufenförmiges Dichtprofil (8) mit zumindest drei Dichtlippen (9) angeordnet ist.
Ringfilterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Endscheibe (5) ein ringstufenförmiges Dichtprofil (8) mit vier Dichtlippen (9) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abstand der einzelnen Dichtlippen (9) von innen nach außen zunimmt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass das Ringfilterelement (4) eine zweite, geschlossene Endscheibe (12) aufweist, und/oder – dass das Dichtprofil (8) und die erste Endscheibe (5) im 2-Komponentenspritzgussverfahren hergestellt sind.