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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit einem einen Filtergehäusetopf und einen Deckel aufweisenden Filtergehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ringfilterelement für eine solche Filtereinrichtung.
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Filterelemente in sogenannten Spin-On-Filterkartuschen müssen in der Regel gegen einen Deckel eines Filtergehäuses vorgespannt werden, damit kein unerwünschter Bypass zwischen einer Rohseite und einer Reinseite entsteht. Diese Vorspannung wird im Stand der Technik mittels unterschiedlichster Federelemente realisiert, die jedoch allesamt vergleichsweise teuer sind. Zudem kann es im Filtergehäuse zu Verkantungen bzw. Schwingungen kommen, da ein Ringfilterelement, durch das in der Regel mittig angeordnete Vorspannfederelement seitlich nicht abgestützt ist. Durch derartige Schwingungen kann es beispielsweise zu unerwünschten Leckagen zwischen der Roh- und der Reinseite kommen.
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Aus der
DE 197 21 669 A1 ist eine gattungsgemäße Filtereinrichtung mit einem einen Filtergehäusetopf und einen Deckel aufweisenden Filtergehäuse sowie mit einem in diesem angeordneten Ringfilterelement bekannt. Das Filtergehäuse umfasst eine Endplatte mit einem zentralen Auslass, der von einer Mehrzahl von Einlassöffnungen umgeben ist, über die Schmieröl in das Filtergehäuse eintreten und durch das Ringfilterelement zu einem hohlen Kern strömen kann. Das Ringfilterelement wird dabei mittels einer Feder vorgespannt.
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Aus der
US 3,822, 787 ist ebenfalls eine gattungsgemäße Filtereinrichtung bekannt, wobei hier zur Vorspannung des Ringfilterelements gegen das Filtergehäuse ein Federblech eingesetzt wird.
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Auch aus der
US 2004/0195171 A1 ist eine gattungsgemäße Filtereinrichtung bekannt, bei welcher zur Vorspannung des Ringfilterelements eine wellenförmige Feder verwendet wird.
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Wie bereits eingangs erwähnt, sind die bei gattungsgemäßen Filtereinrichtungen eingesetzten Federelemente zur Vorspannung des Ringfilterelements allesamt vergleichsweise teuer und ermöglichen darüber hinaus keinerlei Führung des Ringfilterelements, so dass es unter Umständen zu einem unerwünschten Verkanten desselben und darüber auch zu einer Leckage kommen kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Filtereinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals eine konstruktiv einfache, kostengünstige und darüber hinaus zusätzlich zur Vorspannfunktion eine Führungsfunktion bewirkende Feder zum Vorspannen eines Ringfilterelements in einem Filtergehäuse einer Filtereinrichtung vorzusehen. Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung, welche beispielsweise als Kraftstoff- oder Schmierstofffilter, insbesondere als Ölfilter, ausgebildet sein kann, weist dabei in bekannter Weise ein einen Filtergehäusetopf und einen Deckel aufweisendes Filtergehäuse sowie ein darin angeordnetes Ringfilterelement auf, wobei das Ringfilterelement vorzugsweise einen Faltenstern und eine obere und eine untere Endscheibe umfasst. Erfindungsgemäß sind nun an der unteren Endscheibe zumindest drei in Radialrichtung nach außen und in Axialrichtung über die Endscheibe überstehende Federzungen vorgesehen, welche das Ringfilterelement sowohl in Axialrichtung gegen den Deckel des Filtergehäuses vorspannen und damit die eine Leckage unterbindende Dichtfunktion erfüllen als auch das Ringfilterelement mittig im Filtergehäusetopf positionieren und damit eine Führung des Ringfilterelements bewirken. Die zumindest drei erfindungsgemäß vorgesehenen Federzungen weisen dabei vorzugsweise eine schraubengangartige Gestalt auf und sind darüber hinaus zusammen mit der unteren Endscheibe in einem gemeinsamen Kunststoffspritzgussvorgang hergestellt, wodurch nicht nur eine qualitativ hochwertige, sondern zugleich auch eine vergleichsweise kostengünstige Fertigung möglich ist. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten, separaten metallischen Federelementen, kann so eine signifikante Kostenreduzierung erreicht werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Federzungen einstückig mit der ersten Endscheibe ausgebildet. Beispielsweise sind darüber hinaus insgesamt sechs Federzungen vorgesehen, welche eine besonders exakte und mittige Führung des Ringfilterelements bzw. mittige Positionierung desselben im Filtergehäusetopf des Filtergehäuses bewirken. Durch das Vorsehen von beispielsweise sechs derartiger Federzungen, können diese jeweils dünner und damit auch leichter biegsam ausgebildet sein, wodurch sich Vorteile bei einer Verpackung derartiger Ringfilterelemente ergeben. Rein theoretisch reichen aber selbstverständlich zumindest drei derartige Federzungen aus. Durch die einstückige Ausbildung der Federzungen mit der unteren Endscheibe kann darüber hinaus auch ein Montagevorgang derartiger Federzungen bzw. Federelemente vermieden werden, wodurch eine Fertigung der Filtereinrichtung vereinfacht und zudem kostengünstiger gestaltet werden kann. Durch die bereits an der unteren Endscheibe des Ringfilterelements angespritzten Federzungen kann darüber hinaus auch eine Fehlmontage oder ein Vergessen eines bislang separaten Federelements zuverlässig verhindert werden, wodurch die Qualität der Filtereinrichtungen gesteigert werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest eine der Federzungen eine Einführfase auf, die nach außen gerichtet ist und ein Einsetzen des Ringfilterelements in den Filtergehäusetopf vereinfacht, da sie insbesondere die Gefahr eines Verkantens der einzelnen Federzungen zumindest reduziert. Das Vorsehen derartiger Einführfasen, welche beispielsweise im Rahmen eines fünfeckigen Querschnitts der Federzungen realisiert werden können, lässt sich vergleichsweise einfach durch eine spezielle Gestaltung eines Kunststoffspritzgusswerkzeugs realisieren.
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Zweckmäßig sind die Federzungen als Strömungsleitelemente ausgebildet, die eine schraubenförmige Strömung im Filtergehäuse bewirken. Neben der reinen Vorspannfunktion der einzelnen Federzungen erfüllen diese somit erfindungsgemäß zusätzlich eine weitere Funktion, nämlich die der Strömungsleitung, wodurch die Filterwirkung unterstützt und verbessert werden kann. Beispielsweise kann durch die schraubengangartigen Federzungen ein im Wesentlichen tangential zu einer Außenoberfläche des Faltensterns des Ringfilterelements strömender Fluidstrom erreicht werden, wodurch insbesondere die Filterleistung negativ beeinträchtigende Totgebiete verhindert werden können.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ringfilterelement für eine zuvor beschriebene Filtereinrichtung anzugeben, an dessen unterer Endscheibe zumindest drei in Radialrichtung nach außen über die Endscheibe überstehende Federzungen vorgesehen sind. Diese weisen vorzugsweise eine schraubengangartige Gestalt auf und sind darüber hinaus beispielsweise einstückig, insbesondere in einem gemeinsamen Kunststoffspritzgussvorgang, mit der Endscheibe hergestellt. Ein derartiges, erfindungsgemäßes Ringfilterelement ermöglicht einen vergleichsweise schnellen Filterwechsel, ohne die Montage bzw. Demontage eines bislang separaten Federelements, und bewirkt zugleich eine Zentrierfunktion des Ringfilterelements im Filtergehäusetopf, wodurch ein Verkanten desselben und damit eine mögliche Leckage zuverlässig unterbunden werden können. Darüber hinaus kann durch das erfindungsgemäße Ringfilterelement mit den einstückig daran angeordneten Federzungen zugleich zuverlässig ausgeschlossen werden, das ein bislang separat zu montierendes Federelement vergessen und dadurch die Funktion der Filtereinrichtung gravierend beeinträchtigt wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung,
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2 ein erfindungsgemäßes Ringfilterelement in einer Seitenansicht,
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3 eine Schnittdarstellung im Bereich A aus 1.
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Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, welche beispielsweise als Kraftstoff- oder Schmierstofffilter ausgebildet sein kann, ein Filtergehäuse 2 auf, welches einen Deckel 3 sowie einen Filtergehäusetopf 4 umfasst. Die gesamte Filtereinrichtung 1 ist dabei als sogenannte Spin-On-Filterkartusche ausgebildet und wird über den Deckel 3 auf einen nicht dargestellten Filterträger aufgeschraubt. Hierzu ist am Deckel 3 eine weitere Dichtung 5 vorgesehen. In dem Filtergehäuse 2 ist dabei ein Ringfilterelement 6 angeordnet, welches in Radialrichtung, insbesondere von außen nach innen, durchströmt wird. Das Ringfilterelement 6 kann dabei einen zickzackförmig gefalteten Faltenstern 7 besitzen sowie eine diese in Axialrichtung oben bzw. unten abschließende obere Endscheibe 8 und untere Endscheibe 9. Im Einbauzustand können selbstverständlich der Deckel 3 auch unten und der Filtergehäusetopf 4 darüber angeordnet sein, so dass die Begriffe "unten" und "oben" austauschbar sind.
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Erfindungsgemäß sind nun an der unteren Endscheibe 9 des Ringfilterelements 6 zumindest drei in Radialrichtung nach außen und in Axialrichtung über die Endscheibe 9 überstehende Federzungen 10 vorgesehen, die das Ringfilterelement 6 sowohl in Axialrichtung 11 gegen den Deckel 3 vorspannen als auch das Ringfilterelement 6 mittig im Filtergehäusetopf 4 positionieren und dadurch führen, wodurch insbesondere ein eine Leckage zwischen dem Ringfilterelement 6 und dem Deckel 3 bewirkendes Verkanten des Ringfilterelements 6 relativ zum Deckel 3 vermieden werden kann.
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Betrachtet man dabei die Federzungen 10 gemäß den 1 und 2, so kann man erkennen, dass diese eine schraubengangartige Gestalt, beispielsweise eine helixförmige Gestalt, aufweisen, wobei zudem im gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Federzungen 10 vorgesehen sind. Zur Verwirklichung der Erfindung reichen zwar lediglich drei Federzungen 10 aus, wobei jedoch durch das Vorsehen von insgesamt sechs Federzungen 10, diese jeweils dünner und damit elastischer ausgebildet werden können, was insbesondere für eine Verpackung der Ringfilterelemente 6 für den Ersatzteilmarkt große Vorteile bietet.
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Um die Federzungen 10 kostengünstig und zugleich qualitativ hochwertig ausbilden zu können, ist vorgesehen, diese einstückig mit der unteren Endscheibe 9 auszubilden, insbesondere gemeinsam mit der unteren Endscheibe 9 in einem Kunststoffspritzgussvorgang herzustellen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die bislang separaten metallischen Federelemente zu ersetzen und dadurch eine nicht unerhebliche Kosteneinsparung zu erreichen. Zudem kann auch eine Fehlmontage bzw. ein Vergessen bislang separater Federelemente zuverlässig ausgeschlossen werden, was ebenfalls einen großen Vorteil darstellt.
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Betrachtet man die Federzungen 10 näher, so kann man insbesondere aus 3 erkennen, dass diese einen fünfeckigen Querschnitt aufweisen, und insbesondere eine Einführfase 12 besitzen, welche ein Einsetzen des Ringfilterelements 6 in den Filtergehäusetopf 4 erleichtert.
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Zudem bewirken die erfindungsgemäß schraubengangartig ausgestalteten Federzungen 10 eine strömungsleitende Wirkung dergestalt, dass das zu filternde Fluid vorzugsweise umfänglich über den Außenumfang des Faltensterns 7 bzw. des Ringfilterelements 6 geleitet und dadurch die Filterleistung reduzierende Totbereiche zuverlässig vermieden werden.
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Darüber hinaus kann an der unteren Endscheibe 9 ein Bypassventil 13 vorgesehen sein, welches aufgrund der erfindungsgemäß ausgebildeten Federzungen trotzdem ohne Druckverlust angeströmt werden kann.
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In der Figurenbeschreibung sowie in der allgemeinen Beschreibung wird stets von Deckel 3, Filtergehäusetopf 4 sowie unterer bzw. oberer Endscheibe 9, 8 gesprochen, wobei selbstverständlich klar ist, dass der Filtergehäusetopf 4 prinzipiell auch als erstes Filtergehäuseteil und der Deckel 3 als zweites Filtergehäuseteil sowie die obere und die untere Endscheibe 9, 8 als erste und zweite Endscheibe und damit lageunabhängig ausgebildet sein können.
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Die Federzungen 10 stützen sich darüber hinaus in einem radial äußeren Bereich des Filtergehäusetopfs 4 in Axialrichtung 11 ab, wodurch eine bessere Kraftübertragung aufgrund der in diesem Eckbereich höheren Steifigkeit erreicht werden kann. Durch die erfindungsgemäßen Federzungen 10 kann darüber hinaus auch eine Radialabstützung des Ringfilterelements 6 gegenüber dem Filtergehäuse 2 erzielt werden, wodurch insbesondere die Dichtigkeit negativ beeinflussende Schwingungen des Ringfilterelements 6 relativ zum Filtergehäuse 2 zumindest minimiert werden können. Die Form und Anzahl der einzelnen Federzungen 10 kann dabei individuell und vergleichsweise einfach an jeweilige Anforderungen angepasst werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 ist es erstmals möglich, bislang separate Vorspannfedern zu vermeiden, wodurch nicht nur die Montage der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 vereinfacht, sondern auch deren Herstellungskosten reduziert werden können. Durch die erfindungsgemäß als Federzungen 10 ausgebildete Vorspannfeder kann darüber hinaus nicht nur eine Axialvorspannung des Ringfilterelements 6 gegen den Deckel 3 sondern auch ein Führen bzw. Positionieren des Ringfilterelements 6 im Filtergehäuse 2 erzwungen werden, wodurch eine Dichtfunktion zwischen dem Deckel 3 und der oberen Endscheibe 8 des Ringfilterelements 6 zuverlässig gewährleistet und insbesondere auch ein eine solche Leckage begünstigendes Verkanten des Ringfilterelements 6 im Filtergehäusetopf 4 vermieden werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19721669 A1 [0003]
- US 3822787 [0004]
- US 2004/0195171 A1 [0005]
