DE102015224138A1

DE102015224138A1 - Filter

Info

Publication number: DE102015224138A1
Application number: DE102015224138.6A
Authority: DE
Inventors: Sergej Ilinzeer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Hengst Filtration De GmbH
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Offenbart ist ein Filter mit einem Gehäuse, das einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, die über einen im Gehäuse ausbildbaren Filtrationsströmungspfad und einen dazu ergänzend oder alternativ ausbildbaren Umgehungsströmungspfad fluidisch verbindbar sind, wobei im Filtrationsströmungspfad ein Filterelement bewegbar angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von einer Stellung des Filterelements der Umgehungsströmungspfad ausgebildet ist oder gesperrt ist, und wobei mit dem Filterelement ein bewegbarer Ventilkörper koppelbar ist, über den der Zulauf absperrbar oder zumindest drosselbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Filter, insbesondere ein sogenannter Gehäuse-Saugfilter, welcher beispielsweise zur Filterung eines niederdruckseitigen Zulaufvolumenstroms einer Hydromaschine, insbesondere einer Hydropumpe, vorgesehen ist, hat einen Filtrationsströmungspfad, der über ein Filterelement geführt ist, und einen optional schaltbaren Umgehungs- oder Bypassströmungspfad, der das Filterelement umgeht. Beweggrund zum Vorhalten des Umgehungsströmungspfades ist, dass im Falle eines zu stark zugesetzten Filterelements Kavitation im Zulauf der Hydromaschine, der dem Ablauf des Filters entspricht, entstehen kann. Eine derartige Druckmittelunterversorgung kann bis hin zum Trockenlaufen der Hydromaschine mit dementsprechendem Schaden führen. Um dies zu verhindern, ist der Umgehungsströmungspfad schaltbar, sodass dann der Hydromaschine anteilig gefiltertes und ungefiltertes Druckmittel oder ausschließlich ungefiltertes Druckmittel zugeführt wird. Dieser Betriebszustand ist zwar auf Dauer nicht wünschenswert, jedoch erweist er sich als bedeutend weniger schadhaft als die vorbesprochene Kavitation oder das Trockenlaufen.
Um zwischen den beiden Strömungspfaden schalten zu können, ist ein Filter der Anmelderin bekannt, bei dem eine Einheit aus Filterelement und mit diesem koppelbarem Ventilkörper vorgesehen ist. Diese Beiden sind miteinander beweglich im Gehäuse aufgenommen. Der Ventilkörper bildet dabei außenseitig am Gehäuse des Filters im Zulauf einen Tellerventilsitz aus, über den der Zulauf zum Filter absperrbar ist. In Abhängigkeit einer Stellung oder Position des Filterelements, bezogen auf seine Bewegungsrichtung, ist der Umgehungströmungspfad entweder ausgebildet oder gesperrt. Der Ventilsitz, der den Umgehungspfad sperrt, wird dabei vom Gehäuse und einem stirnseitigen Filterelementabschnitt und einer dazwischen angeordneten Dichtung gebildet.
Nachteilig hieran ist, dass das Filterelement neben seiner Filterfunktion auch für die Schaltung des Umgehungsströmungspfades verwendet wird. Wiederholtes Schalten des Umgehungsströmungspfades kann beispielsweise zu einer Beschädigung des Filterelements führen, wodurch der Betrieb gestört und Wartungsintervalle verkürzt werden könnten.
Der Ventilkörper dieses Standes der Technik ist mit einer Feder in eine den Zulauf schließende Sperrstellung belastet. Die Feder ist dabei außerhalb des Gehäuses angeordnet. Um die Federkraft ins Gehäuse einzuleiten, ist eine domartige, sich vom Gehäuse nach außen erstreckende, mehrteilige Bügelvorrichtung ans Gehäuse geschweißt, an der die Feder abgestützt ist.
Nachteilig daran ist, dass für die Abstützung der Feder die vergleichsweise aufwändige Bügelvorrichtung mit einer fertigungstechnisch aufwändigen Anbindung, durch beispielsweise Schweißen, erforderlich ist. Dies stellt einen erheblichen vorrichtungstechnischen und fertigungstechnischen Aufwand dar und resultiert auch in einer wenig kompakten Bauweise.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Filter zu schaffen, der vorrichtungstechnisch einfacher ausgestaltet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Filter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Filters sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 beschrieben.
Ein Filter, insbesondere ein Saugfilter, der insbesondere zur Filterung einer Druckmittelversorgung einer Hydromaschine, insbesondere einer Niederdruckseite einer Hydromaschine, insbesondere einer Hydropumpe, vorgesehen ist, hat ein Gehäuse mit einem Zulauf und einem Ablauf. Letztgenannter ist bei Verwendung des Filters als Saugfilter insbesondere mit einer Saugseite der Hydromaschine fluidisch verbindbar, insbesondere verbunden. Zulauf und Ablauf sind über einen im Gehäuse ausbildbaren Filtrationsströmungspfad und einen, dazu ergänzend oder alternativ ausbildbaren, Umgehungsströmungspfad fluidisch verbindbar. Dabei ist im Filtrationsströmungspfad, insbesondere zur Filtration eines über diesen geführten Filtrationsvolumenstroms, ein insbesondere manschettenförmiges Filterelement bewegbar angeordnet. Dessen Bewegung führt insbesondere zur Änderung einer Stellung des Filterelements im Gehäuse. Die Bewegung ist beispielsweise linear, kann abweichend davon aber beispielsweise rotatorisch sein. In Abhängigkeit von einer Stellung des Filterelements im Gehäuse ist dann der Umgehungsströmungspfad entweder ausgebildet oder gesperrt. Mit dem Filterelement ist zudem ein, insbesondere in gleicher Weise, bewegbarer Ventilkörper koppelbar, über den der Zulauf absperrbar oder zumindest drosselbar ist. In gleicher Weise bezieht sich hier zumindest auf die Bewegungsrichtung oder -richtungen und kann auch den Hub der Bewegung mit einschließen. Erfindungsgemäß ist zumindest ein, insbesondere als Feder ausgebildetes, Druckäquivalent vorgesehen, von dem das Filterelement oder der Ventilkörper, insbesondere in einer der Bewegungsrichtungen des Filterelements, belastet ist. Zumindest dieses eine Druckäquivalent ist dabei an einer Innenwandung des Gehäuses abgestützt.
Durch die innenseitige Abstützung entfallen zur notwendigen Übertragung von Abstützkräften ans Gehäuse außenseitig an dem Gehäuse zu befestigende, komplexe, insbesondere metallische, Hilfsvorrichtungen, wie sie beispielsweise als Käfig oder Bügel aus dem Stand der Technik bekannt sind. Somit entfallen auch damit einhergehende Verbindungsstellen und Fertigungsschritte, die herkömmlich beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Da Schweißstellen oder andere stoffschlüssige Verbindungsstellen oft korrosionsanfällige Bereiche darstellen, ist durch die erfindungsgemäß innenseitige Abstützung auch die Resistenz des Filters gegen aggressive Medien verbessert. Insbesondere bietet der Wegfall des Schweißens die Möglichkeit der Verwendung von korrosionsbeständigem Kunststoff oder beispielsweise HFC-beständiger Aluminiumlegierungen als Material. Insbesondere ist der Kunststoff ein Thermoplast, insbesondere Polyamid, und / oder ein Duroplast. Somit ist erfindungsgemäß ein Filter geschaffen, der zum Einen vorrichtungstechnisch vereinfacht ausgestaltet ist, zum Anderen eine höhere Kompaktheit und Robustheit erreicht.
In einer Weiterbildung ist das erste Druckäquivalent oder das zweite Druckäquivalent, vorzugsweise sind es beide, an der Innenwandung abgestützt. Diese ist beispielsweise die eines Bodens, eines Mantels, insbesondere an einer daran ausgebildeten Schulter, oder eines Deckels des Gehäuses. Insbesondere ist das erste Druckäquivalent an der Innenwandung des Gehäusedeckels und das zweite Druckäquivalent ist an der Innenwandung des Gehäusebodens abgestützt.
Insbesondere sind der Umgehungsströmungspfad und der Filtrationsströmungspfad zwischen Zulauf und Ablauf zumindest abschnittsweise fluidisch parallel. Es können beispielsweise beide fluidisch unabhängig voneinander oder gleichzeitig ausbildbar sein.
Damit eine Unterversorgung der mit dem Ablauf verbindbaren, insbesondere verbundenen Hydraulikkomponente, insbesondere der Hydromaschine, mit Druckmittel und eine damit verbundene Kavitation oder ein Trockenlaufen verhinderbar ist, ist in einer Weiterbildung der Umgehungsströmungspfad in Abhängigkeit eines Verschmutzungsgrades des Filterelements, insbesondere automatisiert, ausbildbar.
In einer Weiterbildung ist der Umgehungsströmungspfad in Abhängigkeit einer Druckdifferenz aus einem im Zulauf anstehenden Zulaufdruck und einem sich im Ablauf, insbesondere in Abhängigkeit der Verunreinigung, ergebenden Ablaufdruck ausbildbar. Diese Druckdifferenz kann auch als Druckverlust über das Filterelement von dessen Schmutzseite (Zulauf) zur Reinseite (Ablauf) bezeichnet werden.
In einer Weiterbildung ist das Filterelement in einer Bewegungsrichtung vom Ventilkörper abhebbar, wohingegen es in entgegengesetzter Richtung fluidisch dichtend mit dem Ventilkörper in Anlage bringbar oder koppelbar ist.
Zur druckabhängigen Steuerung der Bewegung Ventilkörpers und des mit ihm koppelbaren Filterelements, hat der Filter eine mit dem Ventilkörper koppelbare, insbesondere gekoppelte, erste Wirkfläche, die mit dem Ablaufdruck beaufschlagbar, insbesondere beaufschlagt, ist, und die in Richtung einem Absperren des Umgehungsströmungspfades und Öffnen des Zulaufs wirksam ist.
Mit der ersten Wirkfläche gleichwirkend ist in einer Weiterbildung ein erstes Druckäquivalent des zumindest einen oder der mehreren Druckäquivalente vorgesehen. Vorzugsweise ist dieses erfindungsgemäß an der Innenwandung des Gehäuses, insbesondere des Deckels, abgestützt. Das Filterelement und der Ventilkörper sind so vom ersten Druckäquivalent in Richtung des Öffnens des Zulaufs, des Ausbildens des Filtrationsströmungspfades und des Absperrens des Umgehungsströmungspfades vorgespannt oder -belastet.
Zur druckabhängigen Steuerung der Bewegung des Ventilkörpers und des mit ihm koppelbaren Filterelements, weist der Filter zudem eine mit dem Ventilkörper koppelbare, insbesondere gekoppelte, zweite Wirkfläche auf, die mit dem Zulaufdruck beaufschlagbar, insbesondere beaufschlagt, ist, und die in Richtung des Sperrens des Zulaufs und des Öffnens des Umgehungsströmungspfades wirksam ist.
Mit der zweiten Wirkfläche gleichwirkend ist in einer Weiterbildung ein zweites Druckäquivalent des zumindest einen oder der mehreren Druckäquivalente vorgesehen. Vorzugsweise ist dieses erfindungsgemäß an der Innenwandung des Gehäuses, insbesondere an dessen Boden, abgestützt. Das Filterelement und der Ventilkörper sind so vom zweiten Druckäquivalent in Richtung des Absperrens des Zulaufs und des Ausbildens des Umgehungsströmungspfades vorgespannt oder -belastet.
In einer Weiterbildung ist der Umgehungsströmungspfad vom Ventilkörper absperrbar. Dadurch ist das Filterelement nicht mit den, aus dem Stand Technik bekannten, verschleißintensiven Absperr- und Öffnungsbewegungen belastet. Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem der Umgehungsströmungspfad vom als Schließkörper fungierenden Filterelement abgesperrt wird, hat diese Lösung auch den Vorteil, dass beide Komponenten (Filterelement und Ventilkörper) jeweils für sich alleine auf ihre originäre Aufgabe („Filtern“ bzw. „Öffnen und Absperren“) hin optimiert werden können.
In einer Weiterbildung ist vom Ventilkörper in Zusammenwirken mit dem Gehäuse ein Wegeventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil, insbesondere ein 3/3-Wegeventil, ausgebildet. Insbesondere hat das Wegeventil einen Zulaufanschluss, einen Filtrationsanschluss und einen Umgehungsanschluss.
In einer Weiterbildung hat der Ventilkörper, insbesondere mit Bezug zum Gehäuse, insbesondere zusammen mit dem Filterelement, eine Filtrationsstellung, in der der Filtrationsströmungspfad ausgebildet und der Umgehungsströmungspfad abgesperrt ist. In dieser Stellung wird der Zulaufvolumenstrom vollständig gefiltert.
In einer Weiterbildung hat der Ventilkörper, insbesondere mit Bezug zum Gehäuse, insbesondere zusammen mit dem Filterelement, eine Umgehungsstellung, in der der Filtrationsströmungspfad und der Umgehungsströmungspfad ausgebildet sind, und / oder in der der Filtrationsvolumenstrom zugunsten des Umgehungsvolumenstroms, insbesondere stark, reduziert ist, oder in der allein der Umgehungsströmungspfad ausgebildet ist. In dieser Stellung kann die besprochene Unterversorgung mit Druckmittel und die damit verbundene Kavitation oder das Trockenlaufen verhindert werden.
In einer Weiterbildung hat der Ventilkörper, insbesondere mit Bezug zum Gehäuse, insbesondere zusammen mit dem Filterelement, eine Absperrstellung, in der der Zulauf abgesperrt ist. Zudem sind dabei der Filtrationsströmungspfad, insbesondere bei entnommenem Filterelement, und der Umgehungsströmungspfad, insbesondere über den Ventilkörper, miteinander verbunden.
Insbesondere ist das erste Druckäquivalent in Richtung der Filtrationsstellung wirksam, wohingegen das zweite Druckäquivalent in Richtung der Umgehungsstellung und Absperrstellung wirksam ist.
In einer Weiterbildung hat das Gehäuse eine Öffnung, die vom Ventilkörper durchgriffen ist.
In einer Weiterbildung sind ein erster Abschnitt des Ventilkörpers zumindest abschnittsweise innerhalb des Gehäuses und ein zweiter Abschnitt des Ventilkörpers zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet.
In einer Weiterbildung ist ein jeweiliger Außendurchmesser der Abschnitte größer als ein Innendurchmesser der Öffnung.
Insbesondere ist der Ventilkörper etwa hantelförmig ausgestaltet, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt über eine Einschnürung des Ventilkörpers verbunden ist.
In einer Weiterbildung hat die Einschnürung einen Kanal, über den sowohl der Filtrationsanschluss als auch der Umgehungsanschluss mit dem Zulaufanschluss verbindbar ist.
Betreffend die Weiterbildung des hantelförmigen Ventilkörpers, dessen Abschnitte jeweils größere Durchmesser aufweisen als die Öffnung, ist der erste Abschnitt vorzugsweise, insbesondere vorrichtungstechnisch einfach, beispielsweise über einen Sicherungsring, insbesondere zumindest schub- und / oder zugfest, mit dem zweiten Abschnitt gefügt. Dadurch ist der Ventilkörper von innen und außen montierbar und der vom Ventilkörper durchgriffene Abschnitt des Gehäuses kann einteilig oder einstückig ausgestaltet sein.
Weisen die Abschnitte jeweils größere Durchmesser auf als die Öffnung und sind zusammen einstückig ausgebildet, so ist der vom Ventilkörper durchgriffene Abschnitt des Gehäuses vorzugsweise geteilt ausgestaltet.
In einer Weiterbildung hat der Ventilkörper einen, insbesondere gehäuseinnenseitigen, ersten Ventilsitz, der im Umgehungsströmungspfad durch unmittelbare oder mittelbare Anlage des ersten Abschnitts an der Öffnung ausbildbar ist. Des Weiteren hat der Ventilkörper einen, insbesondere gehäuseaußenseitigen, zweiten Ventilsitz, der durch unmittelbare oder mittelbare Anlage des zweiten Abschnitts an der Öffnung, insbesondere zum Absperren des Zulaufs, ausbildbar ist.
Zur Erhöhung der Dichtigkeit weist in einer Weiterbildung die Öffnung eine umlaufende Dichtung, insbesondere eine Formdichtung, auf, von der in Zusammenwirken mit dem ersten und / oder dem zweiten Abschnitt der erste und / oder zweite Ventilsitz ausbildbar ist oder sind. Alternativ kann beispielsweise je eine Dichtung an den der Öffnung zugewandten Seiten der Abschnitte des Ventilkörpers angeordnet sein.
In einer Weiterbildung ist am Deckel des Gehäuses, insbesondere einstückig mit diesem, ein ins Gehäuseinnere kragender Anschlag ausgebildet, mit dem das Filterelement in Anlage bringbar ist, so dass ein Umgehungshub des ersten Abschnitts zur Ausbildung des Umgehungsströmungspfades begrenzt ist.
In einer Weiterbildung ist der Ventilkörper in seiner Bewegungsrichtung, insbesondere mit seinem ersten Abschnitt, an der Innenwandung des Mantels des Gehäuses geführt. Hierzu weist der erste Abschnitt vorzugsweise wenigstens drei radial nach außen weisende Vorsprünge, insbesondere Streben auf, die in Anlage mit der Innenwandung sind oder bringbar sind. In einer Weiterbildung weist ein Querschnitt des Umgehungsströmungspfades einen vom Mantel, dem ersten Abschnitt und den Streben begrenzten, festen Querschnitt auf. Auf diese Weise ist im Umgehungsströmungspfad an dieser Stelle ein fester Strömungsquerschnitt definiert.
In einer Weiterbildung hat der erste Abschnitt einen dem Filterelement zugewandten Kragen, in den ein stirnseitiger Abschnitt des Filterelements, belastet vom Ablaufdruck und / oder dem ersten Druckäquivalent, eintauchbar ist, oder der von einem stirnseitigen Abschnitt des Filterelements umgreifbar ist.
Insbesondere ist das Filterelement in allen Zuständen, in denen einer der Strömungspfade oder beide ausgebildet sind, eingetaucht oder umgreift den genannten Kragen. Zur Demontage, insbesondere bei Entfernung des Deckels, kann das Filterelement aus dem Kragen gezogen/vom Kragen gelöst werden. Aufgrund dieser Lösbarkeit und um bei ausgebildetem Filtrationsströmpfad oder Umgehungsströmungspfad keinen ungewollten Leckagestrom zwischen dem Filterelement und dem damit gekoppelten Ventilkörper zu erhalten, ist im Bereich, in dem das Filterelement eintauchbar oder der von einem stirnseitigen Abschnitt des Filterelements umgreifbar ist, eine umlaufende Dichtung, insbesondere Flachdichtung angeordnet. Diese ist zur Bildung des Filtrationsströmungspfades in Anlage mit dem Filterelement bringbar.
In einer Weiterbildung ist das Filterelement entnehmbar, wodurch aufgrund des Wegfalls des ersten Druckäquivalents der Ventilkörper in seine Absperrstellung geschaltet ist und ungewolltes Abfließen von Druckmittel aus dem und über den Filter verhindert ist.
Die Anmelderin behält sich vor, eine Patentanmeldung auf einen Filter zu richten, über dessen Ventilkörper, unabhängig von der gewählten Abstützung der Druckäquivalente, sowohl der Filtrations- als auch der Umgehungsströmungspfad absperrbar ist.
Demgemäß hat ein Filter ein Gehäuse, das einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, die über einen im Gehäuse ausbildbaren Filtrationsströmungspfad und einen dazu ergänzend oder alternativ ausbildbaren Umgehungsströmungspfad fluidisch verbindbar sind, wobei im Filtrationsströmungspfad ein Filterelement beweglich angeordnet ist, in Abhängigkeit von dessen Stellung der Umgehungsströmungspfad ausgebildet oder gesperrt ist, und wobei mit dem Filterelement ein Ventilkörper koppelbar ist, über den der Zulauf absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ventilkörper zudem der Umgehungsströmungspfad absperrbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters ist in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Gehäuse-Saugfilters in einer teiltransparenten, isometrischen Ansicht;
2 den Gehäuse-Saugfilter gemäß 1 in einer isometrischen Schnittdarstellung;
3 den Gehäuse-Saugfilter gemäß den Figuren in einem Filtrationsbetrieb, in einem Längsschnitt;
4 den Gehäuse-Saugfilter gemäß den Figuren in einem Umgehungsbetrieb, in einem Längsschnitt;
5 den Gehäuse-Saugfilter gemäß den Figuren mit abgesperrtem Zulauf, in einem Längsschnitt;
6 eine schematische Darstellung von Stellungen des Ventilkörpers gemäß den 3 bis 5 und von an diesem angreifenden Kräften;
7 einen Gehäusedeckel mit einem ersten Druckäquivalent des Gehäuse-Saugfilters gemäß den Figuren, in einer Ansicht von schräg unten;
8 den Ventilkörper mit dem zweitem Druckäquivalent des Gehäuse-Saugfilters gemäß den Figuren, in einer geschnittenen, isometrischen Ansicht;
9 ein Andrückelement des ersten Druckäquivalents des Gehäuse-Saugfilters gemäß den Figuren;
10 einen ersten Abschnitt des Ventilkörpers des Gehäuse-Saugfilters gemäß den Figuren; und
11 einen zweiten Abschnitt des Ventilkörpers des Gehäuse-Saugfilters gemäß den Figuren.
Ein Filter 1 ist als sogenannter Gehäuse-Saugfilter ausgestaltet. Er ist beispielsweise in einem Niederdruckzulauf einer Hydropumpe, also beispielsweise zwischen einem Tank und der Hydropumpe, und zur Filterung eines Druckmittelvolumenstroms installiert. Der Filter 1 hat ein mehrteiliges Gehäuse 2 mit einem Gehäusetopf 4, der im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist, einen an einer offenen Seite des Gehäusetopfes 4 anschließenden Gehäusekopf 6, der als Gussteil ausgestaltet ist, und einen als Spritzgussteil ausgestalteten Gehäusedeckel 8, der den Gehäusekopf 6 verschließt.
Der Filter 1 hat einen Zulauf 10, der an einem Boden 12 des Gehäusetopfes 4 ausgebildet ist. Zudem hat der Filter 1 einen Ablauf 14, der sich bezogen auf eine Längsachse 16 des Filters 1 aus dem Gehäusekopf 6 radial heraus erstreckt. Der Zulauf 10 ist etwa koaxial mit der Längsachse 16 angeordnet.
Der Gehäusekopf 6 hat einen Flansch 18, zu dessen Flanschebene sich die Längsachse 16 normal erstreckt. Mit dem Flansch 18 ist der Filter 1 beispielsweise an einer Seitenwand, unterhalb des Ölpegels, eines Druckmittel-Tanks T befestigbar. Des Weiteren hat der Filter 1 einen Ventilkörper 20, auf den in den weiteren Figuren näher eingegangen wird.
Gemäß 2 ist der Filter 1 in einer von der Längsachse 16 und einer Querachse 22 aufgespannten Ebene geschnitten dargestellt. Der Gehäusedeckel 8 ist als Kunststoff-Spritzgussteil und der Gehäusekopf 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als bearbeitetes Gussteil ausgeführt. Der Gehäusetopf 4 ist als Blechteil gefertigt.
In 2 gut zu erkennen ist einen Öffnung 24 im Boden 12 des Gehäusetopfes 4, über die der Zulauf 10 ausgebildet ist. Von der Öffnung 24 erstreckt sich der Boden 12 etwa radial nach außen und geht dann in einen sich parallel und zylindrisch zur Längsachse 16 erstreckenden Mantelabschnitt 26 des Gehäusetopfes 4 über. Der Mantelabschnitt 26 endet mit einer Topföffnung 28, deren Randabschnitt 30 in eine innenseitige, am Gehäusekopf 6 umfängliche Nut 32 eingeprägt ist. Ein Rand des Randabschnitts 30 ist über eine die Nut 32 begrenzende Randschulter übergebogen. Auf diese Weise ist der Gehäusetopf 4 mit dem Gehäusekopf 6 fest, durch Prägung, verbunden.
Innenseitig ist vom Gehäusekopf 6 ein sich um die Längsachse 16 erstreckender, runder Kopfraum 34 begrenzt, aus dem der Ablauf 14 radial ausmündet. An einer vom Gehäuseboden 12 entfernten Oberseite des Gehäusekopfes 6 weist dieser innenseitig ein Innengewinde auf, mit dem ein Außengewinde des Gehäusedeckels 8 verschraubt ist. Der Gehäusedeckel 8 ist gegen den Gehäusekopf 6 über einen O-Ring 36 fluidisch gedichtet.
Im Gehäuse 2 ist ein Filterelement 38 entlang der Längsachse 16 verschieblich oder bewegbar aufgenommen. Über das Filterelement 38 wird ein im Zulauf 10 eintretender Zulaufvolumenstrom hin zum Ablauf 14 von mitgeführten Schmutzpartikeln gereinigt, bzw. gefiltert. Das Filterelement 38 erstreckt sich zylindrisch entlang der Längsachse 16. Es hat eine die Längsachse 16 umringende Filtermanschette 40 mit einer Folge von Falten, die sich im gezeigten Ausführungsbeispiel mit ihren Faltenkämmen (nicht dargestellt) entlang der Längsachse 16 erstrecken.
Die Filtermanschette 40 ist in 2 vereinfacht dargestellt. An einer dem Gehäusedeckel 8 zugewandten Stirnseite des Filterelements 38 hat dieses einen geschlossenen Abschlussdeckel 42 mit einer der Filtermanschette 40 zugewandten, umlaufenden Aufnahmenut. In dieser ist ein dort anliegender Endabschnitt der Filtermanschette 40 eingefasst und durch eine Klebeverbindung fixiert. Gegenüber, an seinem bodenseitigen Endabschnitt, hat das Filterelement einen Anschlussdeckel 44, der ebenso eine umlaufende Aufnahmenut aufweist, in die wiederum der dort anliegende Endabschnitt der Filtermanschette 40 eingefasst und verklebt ist. Der Anschlussdeckel 44 weist eine koaxiale Zulauföffnung 46 auf, die mit der Öffnung 24 des Zulaufs 10 fluidisch kommuniziert.
Am Gehäusedeckel 8 ist das Filterelement 38 mittels eines als Feder ausgestalteten, ersten Druckäquivalents 48 abgestützt. Das erste Druckäquivalent, bzw. die erste Feder 48, ist dabei mit einem Endabschnitt in eine zylindrische Ausnehmung des Gehäusedeckels 8 eingefasst, wohingegen der gegenüberliegende Endabschnitt der ersten Feder 48 mittels eines tellerartigen Andrückelements 50 an einer außenseitigen Absenkung des Abschlussdeckels 42 abgestützt ist. Die erste Feder 48 ist dabei von einem umfänglichen, durchbrochenen Kragen 52 umgriffen, der einstückig mit dem Gehäusedeckel 8 ausgestaltet ist und von diesem in den Kopfraum 34 hineinragt.
Über den Kragen 52 ist eine Hub des Filterelements 38, und damit des Ventilkörpers 20, in Richtung des Absperrens des Zulaufs 10 derart begrenzt, dass bei bestimmungsgemäßem Betrieb, das heißt bei eingebautem Filterelement 38, der Zulauf 10 nicht vollständig sperrbar ist.
Bodenseitig ist das Filterelement 38 mit seinem Anschlussdeckel 44 über eine Dichtung 54 am mehrstückigen Ventilkörper 20 abgestützt. Dabei spannt die erste Feder 48 den Anschlussdeckel 44 auf die Dichtung 54 vor.
Die Beschreibung des Aufbaus des Ventilkörpers 20 erfolgt mit Vorteil mit Bezug zu den 8, 10 und 11. 8 zeigt den Ventilkörper 20 in einem Zustand einer
Absperrstellung (a), in der er nicht vom Filterelement 38 gemäß 2 belastet ist, da dieses entnommen ist. Daher ist von ihm die Öffnung 24, und damit der Zulauf 10, abgesperrt.
Der Ventilkörper 20 hat einen ersten, im Gehäusetopf 4 angeordneten, Abschnitt 56, der über einen Sprengring 58 mit einem teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Gehäusetopfes 4 angeordneten zweiten Abschnitt 60 des Ventilkörpers 20 lösbar verbunden ist. Der so zumindest dreiteilig aufgebaute Ventilkörper 20 erstreckt sich koaxial zur Längsachse 16. Der erste Abschnitt 56 erstreckt sich mit einem T-Profil im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längsachse 16 herum. Ein Längsschenkel 62 des T-Profils erstreckt sich dabei etwa ringzylindrisch längs der Längsachse 16 und ein Querschenkel 64 kragt vom Längsschenkel 62 nach radial innen und außen aus. Der Querschenkel 64 ist radial innen in Anlage mit einer Umfangsnut 66 eines Verbindungsabschnitts 68 des zweiten Abschnitts 60 des Ventilkörpers 20. Zur festen Verbindung des ersten Abschnitts 56 mit dem zweiten Abschnitt 60, insbesondere dem Verbindungsabschnitt 68, ist der Sprengring 58 in die gleiche Umfangsnut 66 mit dem Querschenkel 64 eingesetzt, und setzt letztgenannten somit in der Umfangsnut 66 fest. Der Verbindungsabschnitt 68, der mit Bezug zur Längsachse 16, ebenso im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet ist, ist über vier Flachstreben 70 mit einem Ventilteller 72 des zweiten Abschnitts 60 fest verbunden. Über die zwischen den Flachstreben 70 ausgebildeten Zwischenräume kann der Zulaufvolumenstrom gemäß den 2 bis 4 am Ventilteller 72 vorbei strömen und in den Filter 1 eintreten.
Gemäß 8 ist der Ventilkörper 20 über seinen ersten Abschnitt 56, genauer gesagt über dessen radial äußeren Abschnitt des Querschenkels 64 und über ein als Druckfeder ausgestaltetes zweites Druckäquivalent 74, am Boden 12 des Gehäusetopfes 4 abgestützt. Die Feder 74 spannt den Ventilkörper 20 somit bei entnommenem Filterelement 38 in die in 8 dargestellte Absperrstellung des Zulaufs 10. In dieser Stellung liegt der Ventilteller 72 mit seiner Innenseite an einer Formdichtung 76 an, von der die Öffnung 24 gebildet ist. Die Formdichtung 76 ist dabei auf einen Rand der den Boden 12 durchsetzenden Durchgangsausnehmung aufgesteckt. Zwischen dem Ventilteller 72 und der Formdichtung 76 ist somit ein zweiter Ventilsitz 78 ausgebildet, über den der Zulauf 10 absperrbar ist.
Ein erster Ventilsitz 80 ist gemäß 2 ausgebildet, wenn der Längsschenkel 62 des ersten Abschnitts 56 in Anschlag mit der Formdichtung 76 gerät. Gemäß 2 ist dann der Zulauf 10 geöffnet, wohingegen der Umgehungsströmungspfad vom Zulauf 10 über einen Ringraum 82 zwischen dem Filterelement 38 und dem Gehäusetopf 4, der vom Zulauf 10 hin zum Ablauf 14 führt, vom ersten Ventilsitz 18 gesperrt ist.
Gemäß 2 ist in der Filtrationsstellung (a) somit lediglich der Filtrationsströmungspfad vom Zulauf 10 über die Öffnung 24 in das Filterelement 38 hinein, durch die Filtermanschette 40 hindurch, hin zum Ablauf 14 geöffnet.
7 zeigt den Gehäusedeckel 8 mit seinem an einem in den Gehäusekopf 6 ragenden Kragen 84, an dem das Außengewinde ausgestaltet ist. Gut zu sehen ist weiterhin, dass der Kragen 52 (vgl. 2) von mehreren Scharten unterbrochen ist, so dass der Umgehungsvolumenstrom und der Filtrationsvolumenstrom (vgl. 3 und 4) in jedem Fall gut durch den Kopfraum 34 hin zum Ablauf 14 strömen können.
Gemäß 7 gut zu erkennen ist die Unterseite des Andrückelementes 50, die glatt und flach zur Anlage mit dem Abschlussdeckel 42 gemäß 2 ausgestaltet ist. Das Andrückelement 50 ist dabei etwa sternförmig ausgestaltet und kann über einen aufschiebbaren Sicherungsring 86 auf den Kragen 52 geklemmt werden.
10 zeigt den ersten Abschnitt 56 des Ventilkörpers 20 gemäß den Figuren nochmal in einer Einzelansicht. Gut zu erkennen ist hierbei, dass aus dem Querschenkel 64 (vgl. 8) drei Stützrippen 88 flügelartig nach radial außen ragen. Dabei ist an der Stelle, an der der Querschenkel 64 die jeweilige Stützrippe 88 aufweist, ein Durch- oder Ausbruch 90 zwischen dem Querschenkel 64 und der Stützrippe 88 gebildet, durch den hindurch der Umgehungsströmungspfad, bzw. der Umgehungsdruckmittelvolumenstrom, geleitet ist bzw. strömen kann. Im Ringraum 82 gemäß 2 stellen diese Durchbrüche 90 daher einen fest definierten Strömungsquerschnitt für den Umgehungsdruckmittelvolumenstrom dar.
Es folgt die Beschreibung von drei Betriebszuständen des Filters 1, die mit drei Stellungen a, b, c des Ventilkörpers korrespondieren, anhand der 3 bis 6. 3 zeigt den Filter 1 in seiner Filtrationsstellung a, 4 zeigt ihn in seiner Umgehungsstellung b und 5 zeigt ihn in seiner Absperrstellung c. 6 zeigt eine stark schematisierte Darstellung des Filters 1 zur Verdeutlichung der Stellungen a, b, c des Ventilkörpers 20 mit Bezug zur Formdichtung 76 und zur Verdeutlichung der an ihm angreifenden Kräfte der Druckäquivalente 48, 74, sowie des Zulaufdrucks p1 und des Ablaufdruck p2. Es sei darauf hingewiesen, dass in 6 auf die korrekte Darstellung der mechanischen Kopplung des Ventilkörpers 20 mit dem Filterelement 38 verzichtet ist.
In der Filtrationsstellung a gemäß 3 spannt die erste Feder 48 das Andrückelement 50 auf den Abschlussdeckel 42 des Filterelements 38. Das Filterelement 38 überträgt diese Kraft auf die Dichtung 54 und somit auf den ersten Abschnitt 56 des Ventilkörpers 20. Dadurch ist der Ventilkörper 20 druckmitteldicht mit dem Filterelement 38 gekoppelt. Gleichgerichtet mit der ersten Feder 48 wirkt an einer mit dem Ventilkörper 20 koppelbaren, bzw. gekoppelten, ersten Wirkfläche 92 des Filterelements 38 der Ablaufdruck p2 im Ablauf 14. Der ersten Feder 48 und der ersten Wirkfläche 92 entgegen wirken die zweite Feder 74 und eine zweite Wirkfläche 94. Die Federkräfte der Federn 48 und 74 sind im bestimmungsgemäßen Betrieb so ausgelegt, dass das Filterelement 38 auf die Dichtung 54 und der erste Abschnitt 56 auf die Formdichtung 76 angepresst sind. Dadurch ist eine ablaufseitige Reinseite des Filterelements 38, beispielsweise der Ringraum 82, von der mit verschmutztem Druckmittel angeströmten, zulaufseitigen Schmutzseite des Filterelements 38, insbesondere dessen Innenraum, fluidisch getrennt. Besonders deutlich zeigt diese Zusammenhänge aus Kräften und Drücken die 6 mit der dort gezeigten Filtrationsstellung a. Durch die schub- und zugfeste Verbindung der beiden Abschnitte 56 und 60 über den Sprengring 58 gemäß 8 ist auch mit gleichzeitig geschlossenem ersten Ventilsitz 80 der Zulauf 10 geöffnet.
Die Umgehungsstellung b zeigt 4. Die zweite Feder 74 ist derart ausgelegt, dass sie eine Vorspannkraft der ersten Feder 48 überwinden kann. Eine Kraftdifferenz zwischen den Federn 74, 48 soll die Umgehungsstellung b ermöglichen, wenn zwischen einer Schmutzseite des Filterelements 38, also dessen Innenraum, und dessen Reinseite, also dem Ringraum 82 und dem Ablauf 14, eine Druckdifferenz von (im gezeigten Ausführungsbeispiel) ≥ 0,3 bar vorliegt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Filterelement 38 zunehmend verschmutzt. Ein anderer Fall ist gegeben, wenn ein Kaltstart, bei hoher Viskosität des Druckmittels erfolgt, was ebenso eine hohe Druckdifferenz bewirken kann. Bei einer Druckdifferenz vom Zulaufdruck p1 zum Ablaufdruck p2 von ≥ 0,3 bar hebt sich dann der erste Abschnitt 56, und aufgrund von dessen zugfester Verbindung mit dem zweiten Abschnitt 60 auch dieser, vom Boden 12, genauer gesagt von der Formdichtung 76, ab. Damit wird sowohl der Ventilkörper 20 als auch das Filterelement 38 entlang der Längsachse 16 in Richtung des Gehäusedeckels 8 bewegt und die erste Feder 48 wird zunehmend komprimiert. Dies erfolgt, bis sich gemäß 6 ein Kräftegleichgewicht aus den Federkräften der Federn 48, 74 und den an den Wirkflächen 92, 94 anstehenden Drücken p1, p2 einstellt.
Diesen Gleichgewichtszustand zeigt die 4, in der im Prinzip sowohl der Filtrationsströmungspfad vom Zulauf 10 über den Innenraum des Filterelements 38, die Filtermanschette 40 gemäß 2 hin zum Ablauf 14, und parallel dazu der Umgehungsströmungspfad vom Zulauf 10 über die Durchbrüche 90 und den Ringraum 82 zum Ablauf 14 ausgebildet sind. Diesen Zustand zeigt 6 in der Umgehungs- oder Mittelstellung b. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass es sich dabei immer wie bereits erwähnt, um einen stetig verstellbaren Stellungsbereich zwischen den Endstellungen a und c handelt. Mit zunehmender Verschmutzung führen die geschilderten Kräfteverhältnisse am Ventilkörper 20 und dem Filterelement 38 somit zur Vergrößerung des Querschnitts zwischen dem ersten Abschnitt 56 und der Formdichtung 76, d. h., zur Verstärkung des Umgehungsströmungspfades. Auf diese Weise wird über den Zulauf 10 Druckmittel unfiltriert über den Umgehungsströmungspfad angesaugt. Damit wird sichergestellt, dass die an den Ablauf 14 angeschlossene Hydromaschine sicher mit Druckmittel versorgt ist und Kavitation vermieden wird. Ein mit zunehmender Verschmutzung kleinerer Anteil wird über den Filtrationsströmungspfad angesaugt.
Die andere Endstellung, die Absperrstellung c, des Ventilkörpers 20 zeigen die 5 und 6. Die Absperrstellung c soll zum Einen ein Rückströmen des Druckmittels aus dem Ablauf 14, über den Ringraum 82, die Durchbrüche 90 hin zum Zulauf 10 und über den inversen Filtrationsströmungspfad vom Ablauf 14 über die Filtermanschette 40, den Innenraum des Filterelements 38 hin zum Zulauf 10 verhindern. Zudem soll insbesondere bei Entfernung des Gehäusedeckels 8, beispielsweise zum Austausch des vollends oder hinreichend verschmutzten Filterelements 38, verhindert werden, dass Druckmittel ungewollt beim Gehäusedeckel 8 austritt.
Beim Wechsel des Filterelements 38 wird der Gehäusedeckel 8 abgeschraubt, wodurch die Federkraft der ersten Feder 48 stetig abnimmt. Dem entsprechend wird der erste Abschnitt 56 von der zweiten Feder 74 zunehmend in Richtung des Gehäusedeckels 8 verschoben. Mit dem ersten Abschnitt 56 über den Sprengring 58 druck- und zugfest gekoppelt ist der zweite Abschnitt 60 mit seinem Ventilteller 72 und den Flachstreben 70. Dem entsprechend wird auch der Ventilteller 72 vom ersten Abschnitt 56 in besagter Richtung mitbewegt. Die Bewegung erfolgt, bis der Ventilteller 72 in Anlage mit der Formdichtung 76 gerät, wodurch zwischen den beiden der zweite Ventilsitz 78 ausgebildet und der Zulauf 10 abgesperrt ist. In dieser Absperrstellung c ist dann gemäß 6 sowohl der besprochene Rückstrom vom Ablauf 14 hin zum Zulauf 10 in den Tank zurück, als auch das Austreten von Druckmittel an der Oberseite des Filters 1 verhindert.
Der erste Abschnitt 56 ist vorzugsweise als Spritzgussteil, insbesondere aus Polyamid 6 gefertigt. Gleiches betrifft den zweiten Abschnitt 60. Die Dichtung 56 gemäß 2 kann beispielsweise selbstklebend als Flachdichtung ausgestaltet sein. Letztgenannte Dichtung wird insbesondere bei einer Feinfiltration verwendet, bzw. benötigt. Ab Partikelgrößen von etwa ≥ 100 µm ist sie ggf. nicht erforderlich.
Das Andruckelement 50 ist beispielsweise als Blechteil, insbesondere durch Stanzen und Biegen gefertigt. Der Sicherungsring 86 kann beispielsweise als Runddraht, insbesondere als Rundrahtsprengring ausgestaltet sein.
Offenbart ist ein Filter mit einem Gehäuse, in dem ein Filterelement beweglich aufgenommen ist, an das und an dessen Bewegung ein Ventilkörper zum Absperren eines Zulaufs des Filters koppelbar ist. Dabei ist zumindest eine der Komponenten aus Ventilkörper und Filterelement von einem Druckäquivalent belastet, das insbesondere unmittelbar, insbesondere unter Verzicht auf eine am Gehäuse zu befestigende Vorrichtung, an einer Innenwandung des Gehäuses abgestützt ist.
Bezugszeichenliste

1: Filter
2: Gehäuse
4: Gehäusetopf
6: Gehäusekopf
8: Gehäusedeckel
10: Zulauf
12: Gehäuseboden
14: Ablauf
16: Längsachse
18: Flansch
20: Ventilkörper
22: Querachse
24: Öffnung
26: Mantelabschnitt
28: Öffnung
30: Randabschnitt
32: Nut
34: Kopfraum
36: O-Ring
38: Filterelement
40: Filtermanschette
42: Abschlussdeckel
44: Anschlussdeckel
46: Zulauföffnung
48: erstes Druckäquivalent
50: Andruckelement
52: Kragen
54: Dichtung
56: erster Abschnitt
58: Sprengring
60: zweiter Abschnitt
62: Längsschenkel
64: Querschenkel
66: Umfangsnut
68: Verbindungsabschnitt
70: Flachstrebe
72: Ventilteller
74: zweites Druckäquivalent
76: Formdichtung
78: zweiter Ventilsitz
80: erster Ventilsitz
82: Ringraum
84: Kragen
86: Sicherungsring
88: Stützrippe
90: Durchbruch
92: erste Wirkfläche
94: zweite Wirkfläche
p1: Zulaufdruck
p2: Ablaufdruck
T: Druckmitteltank

Claims

Filter mit einem Gehäuse, das einen Zulauf (10) und einen Ablauf (14) aufweist, die über einen im Gehäuse (2) ausbildbaren Filtrationsströmungspfad und einen dazu ergänzend oder alternativ ausbildbaren Umgehungsströmungspfad fluidisch verbindbar sind, wobei im Filtrationsströmungspfad ein Filterelement (38) bewegbar angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von einer Stellung (b, a) des Filterelements der Umgehungsströmungspfad ausgebildet ist oder gesperrt ist, und wobei mit dem Filterelement (38) ein bewegbarer Ventilkörper (20) koppelbar ist, über den der Zulauf (10) absperrbar oder zumindest drosselbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (38) oder der Ventilkörper (20) von einem Druckäquivalent (48, 74) belastet ist, das an einer Innenwandung des Gehäuses (8, 4) abgestützt ist.
Filter nach Anspruch 1 mit einer mit dem Ventilkörper (20) koppelbaren ersten Wirkfläche (92), die mit einem Ablaufdruck (p2) beaufschlagbar ist, und die in Richtung zumindest eines Öffnens des Zulaufs (10) und Sperrens des Umgehungsströmungspfades wirksam ist.
Filter nach Anspruch 2, wobei ein erstes Druckäquivalent (48) mit der ersten Wirkfläche (92) gleichwirkend ist.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer mit dem Ventilkörper (20) koppelbaren zweiten Wirkfläche (94), die mit einem Zulaufdruck (p1) beaufschlagbar ist, und die in Richtung eines Sperrens des Zulaufs (10) und Öffnens des Umgehungsströmungspfades wirksam ist.
Filter nach Anspruch 4, wobei ein zweites Druckäquivalent (74) mit der zweiten Wirkfläche (94) gleichwirkend ist.
Filter nach Anspruch 3 und/oder 5, wobei das erste Druckäquivalent (48) und / oder das zweite Druckäquivalent (74) an der Innenwandung eines Bodens (12), eines Mantels oder eines Deckels (8) des Gehäuses (2) abgestützt ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umgehungsströmungspfad vom Ventilkörper (20) absperrbar ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vom Ventilkörper (20) in Zusammenwirken mit dem Gehäuse (2), insbesondere eines Gehäuseabschnitts (12), ein Wegeventil ausgebildet ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (20) eine Filtrationsstellung (a) hat, in der der Filtrationsströmungspfad ausgebildet und der Umgehungsströmungspfad abgesperrt ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper eine Umgehungsstellung (b) hat, in der der Filtrationsströmungspfad und der Umgehungsströmungspfad ausgebildet sind, oder in der ein Filtrationsvolumenstrom zugunsten eines Umgehungsvolumenstroms reduziert ist, oder in der allein der Umgehungsströmungspfad ausgebildet ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Öffnung (24) hat, die vom Ventilkörper (20) durchgriffen ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abschnitt (56) des Ventilkörpers (20) zumindest abschnittsweise innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und ein zweiter Abschnitt (60) des Ventilkörpers (20) zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.
Filter nach Anspruch 11 und 12, wobei ein jeweiliger Außendurchmesser der Abschnitte (56, 60) größer als ein Innendurchmesser der Öffnung (24) ist.
Filter nach Anspruch 12 oder 13, wobei der erste Abschnitt (56) mit dem zweiten Abschnitt (60) gefügt ist.
Filter zumindest nach Anspruch 11 und 12 mit einem ersten Ventilsitz (80), der im Umgehungsströmungspfad durch Anlage des ersten Abschnitts (56) an der Öffnung (24) ausbildbar ist, und mit einem zweiten Ventilsitz (78), der durch Anlage des zweiten Abschnitts (60) an der Öffnung, insbesondere zum Absperren des Zulaufs (10), ausbildbar ist.