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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtrieren einer Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff oder Öl mit einem Filtergehäuse, das wenigstens einen Einlass für die zu filtrierende Flüssigkeit und wenigstens einen Auslass für die filtrierte Flüssigkeit aufweist. Das Filtergehäuse weist ein gehäusefestes Standrohr auf, das sich im Filtergehäuse in Richtung der Längsachse des Filtergehäuses erstreckt. Der Filter umfasst ein Filterelement mit einem Filtermedium, das ringförmig um ein Stützrohr herum angeordnet und in einer zur Elementlängsachse radialen Richtung am Stützrohr abgestützt ist. Das Stützrohr ist einenends offen ausgeführt, um das Filterelement bei seiner Montage im Filtergehäuse auf das gehäusefeste Standrohr aufschieben zu können.
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Stand der Technik
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Am Markt sind seit langem Filter verfügbar, deren Filtergehäuse mit einem gehäusefesten Standrohr versehen ist. Das Filterelement wird bei seiner Montage im Filtergehäuse auf das Standrohr aufgeschoben. Das Standrohr umschließt in der Regel einen reinseitigen Strömungskanal, beispielsweise für die gefilterte Flüssigkeit, der mit einem Auslass des Filtergehäuses fluidisch verbunden ist. Durch das Standrohr kann der Auslass im Falle eines Austauschs des Filterelements vor einer Kontamination mit ungefilterter Flüssigkeit geschützt werden. Ein solcher Filter ist z. B. aus der
WO 2014/090447A bekannt geworden. Bei dem bekannten Filter ist zwischen dem gehäusefesten Standrohr und dem Filterelement ein zusätzliches Innenstützrohr mit eingeschoben, an denen ein Wasserabscheidesieb befestigt ist. Über das zusätzliche Innenstützrohr ist ein Medienstützrohr des Filterelements an dem gehäusefesten Standrohr in radialer Richtung abgestützt.
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Die bekannten Filter sind einerseits aufwendig in der Herstellung und Montage und weisen andererseits eine Art Labyrinthführung zur Drainage der gefilterten Flüssigkeit, beispielsweise Öls, auf. Dadurch kann es jedoch zu einer ungleichmäßigen Durchströmung des Filterelements bzw. Filtermediums führen. Im Filterbetrieb kann es dadurch zu einem vorzeitigen Einbruch der Filterleistung des Filterelements kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingangs genannten Filter sowie ein Filterelement für einen solchen Filter anzugeben, die kostengünstig zu fertigen und zu montieren sind und die eine verbesserte Kollapsdruckstabilität des Filtermediums bei einer zugleich gleichmäßigeren Durchströmung des Filtermediums durch die zu filternde Flüssigkeit ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die den Filter betreffende Aufgabe wird durch einen Filter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Ein erfindungsgemäßes Filterelement für einen solchen Filter ist in Anspruch 8 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung.
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Der erfindungsgemäße Filter dient dem Filtern einer Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff oder Öl und eignet sich insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich. Der Filter weist ein Filtergehäuse mit einem gehäusefest angeordneten Standrohr auf, das innerhalb des Filtergehäuses angeordnet ist. An dem Standrohr sind außenseitig erfindungsgemäß Längsrippen angeformt. Durch die Längsrippen kann das Filterelement mit seinem Stützrohr im Filterbetrieb in einer zur Elementlängsachse des Filterelements radialen Richtung innenseitig effizient am gehäusefest angeordneten Standrohr abgestützt werden. Die Längsrippen bilden dabei zwischen einander Strömungskanäle für die gefilterte Flüssigkeit, so dass diese weitgehend ungehindert in einer zur Längsachse des Filters bzw. Filterelements axialen Richtung abströmen kann. Der Entstehung eines unerwünschten Staudrucks auf der Reinseite des Filtermediums wird dadurch entgegengewirkt. Insgesamt kann dadurch eine gleichmäßigere Durchströmung des Filtermediums erreicht werden. Dies ist für das Filtrationsvermögen bzw. die Standzeit des Filterelements von Vorteil. Wird das Filterelement verschleißbedingt gegen ein neues Filterelement ausgetauscht, so verbleibt das Standrohr im Sinne eines Lebensdauerbauteils im Filtergehäuse. Der zusätzliche Materialaufwand für das mit Längsrippen versehene Standrohr bedingt dadurch – über die Lebensdauer des Filtergehäuses gesehen – keine Betriebskostensteigerung des Filters. Das Standrohr kann mit dem Filtergehäuse einstückig ausgeführt oder aber in an sich bekannter Weise mit dem Filtergehäuse verrastet bzw. am Filtergehäuse im Presssitz gehalten angeordnet sein. Das Stützrohr des Filterelements ist im Hinblick auf eine möglichst ungehinderte Durchströmung durch die gefilterte Flüssigkeit vorzugsweise gitterartig ausgeführt. Das Stützrohr des Filterelements kann aufgrund des erfindungsgemäß verrippt ausgestalteten Standrohrs insgesamt filigraner, d. h. mit einem geringeren Materialeinsatz ausgeführt werden. Dies bietet Kostenvorteile und erlaubt angesichts der erforderlichen Austauschintervalle des Filterelements eine Schonung der Ressourcen.
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Das Standrohr bzw. dessen Längsrippen müssen nicht notwendigerweise gleich lang ausgeführt sein. Auch müssen das Standrohr bzw. dessen außenseitige Längsrippen nicht gleich lang wie das Stützrohr des Filterelements ausgeführt sein. So kann das Standrohr insbesondere kürzer ausgeführt sein, als das Stützrohr. Das Standrohr erstreckt sich im Einbauzustand des Filterelements im Filtergehäuse mit seinen Längsrippen in axialer Richtung bevorzugt zumindest über die Hälfte, ganz besonders bevorzugt über zumindest zwei Drittel, der Länge des filterelementseitigen Stützrohrs.
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Zumindest ein Teil der Längsrippen des gehäusefesten Standrohrs kann in Umfangsrichtung des Standrohrs regelmäßig voneinander beabstandet angeordnet sein. Dadurch kann in Umfangsrichtung des Filterelements bzw. Standrohrs eine besonders gleichmäßige Abstützung des Stützrohrs und damit des Filtermediums erreicht werden.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein Teil der Längsrippen zueinander parallel verlaufend in radialer Richtung vom Standrohr weg. Dadurch kann das Standrohr, sofern dieses im Weg eines Spritzgießverfahrens erzeugt ist, vereinfacht aus einer dazu eingesetzten Werkzeugform entformt werden. Es versteht sich, dass die Längsrippen mit ihren freien Rändern jeweils mit einem einheitlichen Abstand von der Längsachse des Standrohrs angeordnet sind.
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Die Längsrippen können sich erfindungsgemäß in radialer Richtung verjüngen. Dadurch kann einerseits der erforderliche Materialeinsatz für das Standrohr des Filtergehäuses nochmals weiter verringert werden. Darüber hinaus können die Längsrippen dadurch mit kleineren Anströmflächen realisiert werden, was für den filterinternen Strömungswiderstand insgesamt vorteilhaft ist. Die Längsrippen können dabei im Querschnitt insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Bei dieser Bauform kann eine besonders laststabile Abstützung des Stützrohrs bzw. des Filtermediums erreicht werden. Dadurch kann der Filter insbesondere auch bei Hochdruckanwendungen eingesetzt werden. Hierzu zählt beispielswiese das Filtern von Öl im Ölkreislauf eines Lastkraftfahrzeugs, bei dem das Filtermedium einem Öldruck von 10 bar oder mehr standhalten können muss.
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Für eine besonders einfache und sichere Montage des Filterelements im Filtergehäuse sind die Längsrippen bevorzugt jeweils stirnseitig, d. h. im Bereich ihres axialen freien Endes, mit einer Einführschräge versehen. Einerseits kann dadurch die Montage des Filterelements im Filtergehäuse erleichtert werden. Andererseits kann bei der Montage des Filterelements im Filtergehäuse einer Beschädigung des Filterelements bzw. des Filtermediums entgegengewirkt werden.
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Das Standrohr kann nach der Erfindung insbesondere aus einem Kunststoff bestehen und insbesondere ein Spritzgussteil sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung des Filtergehäuses in hohen Stückzahlen. Bei einer sortenreinen Ausführung des Standrohrs kann dieses dem Wertstoffkreislauf erneut zugeführt werden. Diesbezüglich besteht das Standrohr vorzugsweise aus einem sortenreinen Kunststoffmaterial.
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Das erfindungsgemäße Filterelement weist ein Stützrohr mit einem lichten Durchgangsquerschnitt auf, der so bemessen ist, dass das Filterelement mit seinem Stützrohr im Gleitspiel-Formschluss auf das gehäusefeste Standrohr (in axialer Richtung) aufgeschoben werden kann.
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Das Filtermedium kann insbesondere als ein zickzackförmig (sternförmig) gefalteter Balg ausgeführt sein. Mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium kann ein optimales Verhältnis zwischen Abscheidefläche und einem dafür benötigten Bauraum realisiert werden. Vorteilhafterweise ist das Filterelement ein Rundfilterelement, welches platzsparend angeordnet und einfach montiert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Filter mit einem darin angeordneten Rund-Filterelement, das auf ein gehäusefestes Standrohr aufgeschoben ist, wobei das Standrohr außenseitig Längsrippen aufweist, die sich in radialer Richtung vom Standrohr wegerstrecken und die einer Abstützung des Filterelements dienen, in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht,
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2 den Filter gemäß 1 in einem Längsschnitt; und
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3 den Filter gemäß 1 mit entferntem Deckel in einer stirnseitigen Ansicht.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt einen Filter 10, der ein Filtergehäuse 14 mit einem darin austauschbar angeordneten Filterelement 16 aufweist. Der Filter 10 ist hier beispielhaft als ein Ölfilter für ein Lastkraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) ausgeführt. Das Filtergehäuse 14 umfasst einen Filtertopf 18 mit einem am Filtertopf 18 lösbar fest- bzw. eingeschraubten Gehäusedeckel 20. Eine Längsachse des Filtergehäuses 14 ist mit 22 bezeichnet. Der Filter 10 dient dem Herausfiltern von im Öl enthaltenen Verunreinigungen. Das Filterelement 16 ist als Rundfilterelement ausgebildet und weist ein sternförmig gefaltetes Filtermedium 24 auf, das bezüglich der Elementlängsachse 26 des Filterelements 16 ringförmig um die Elementlängsachse 26 herum angeordnet ist. Das Filtermedium 24 ist in axialer Richtung zwischen zwei Endscheiben 28 gehalten und aus Dichtigkeitsgründen mit den beiden Endscheiben 28 verklebt oder im Material der beiden Endscheiben 28 eingebettet.
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Das Filtermedium 24 trennt eine dem Filtermedium fluidisch vorgeschaltet angeordnete Rohseite 30 von einer dem Filtermedium fluidisch nachgeschaltet angeordneten Reinseite 32. Das Filtermedium 24 ist im Betrieb des Filters 10 in radialer Richtung von außen nach innen von der zu filternden Flüssigkeit, d. h. dem Öl, durchströmbar. Die rohseitig angeordnete Flüssigkeit ist dabei im Filterbetrieb mit einem hohen Betriebsdruck, beispielsweise von bis zu 10 bar, beaufschlagt. Um einem Kollabieren des Filtermediums 24 entgegenzuwirken, ist das Filtermedium 24 in radialer Richtung innenseitig an einem elementfest angeordneten Stützrohr 34 abgestützt. Das Stützrohr 34 ist für einen möglichst ungehinderten Durchtritt der gefilterten Flüssigkeit gitterförmig ausgebildet.
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Das Filtergehäuse 14 weist ein gehäusefest angeordnetes Standrohr 36 auf. Das Standrohr 36 bildet somit gemeinsam mit dem Filtergehäuse 14 eine bauliche Einheit. Im Falle eines Austauschs des Filterelements 24 verbleibt das Standrohr 26 als Teil des Filtergehäuses 14 im Filtergehäuse 14. Das Standrohr 36 ist beispielsweise über einen Anschlussflansch am Boden des Filtertopfs 18 im Presssitz gehalten angeordnet.
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Innerhalb des Standrohrs 36 erstreckt sich vorliegend ein Strömungskanal 38, über den das gefilterte Öl aus dem Filtergehäuse 14 herausführbar ist. Das Filterelement 16 ist in seiner Betriebsposition innerhalb des Filtergehäuses 14 in axialer Richtung auf das Standrohr 36 aufgesteckt bzw. aufgeschoben.
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An dem Standrohr 36 sind außenseitig mehrere Längsrippen 40 angeformt, über die das Filterelement 16 im Filterbetrieb mit seinem Stützrohr 34 in radialer Richtung innenseitig anliegt und abgestützt ist. Das Standrohr 36 dient somit einer zusätzlichen radialen Aussteifung des Stützrohrs 34 bzw. des Filtermediums 24 des Filterelements 16. Dadurch kann das Stützrohr 34 des Filterelements 16 insgesamt filigraner, d. h. dünner ausgeführt werden. Aufgrund des dadurch verringerten Materialeinsatzes ergeben sich insgesamt geringere Fertigungskosten des Filterelements 16. Darüber hinaus ist zu beachten, dass das Filterelement 16 als Verschleißteil intervallweise ausgetauscht werden muss. Der verringerte Materialeinsatz trägt deshalb auch zu einer Schonung der Ressourcen bei.
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Die Längsrippen 40 begrenzen zwischen sich Axialkanäle 42, über die die gefilterte Flüssigkeit einer in 2 gezeigten Einlassöffnung 44 des Standrohrs 36 weitgehend ungehindert zuströmen kann. Die Einlassöffnung 44 kann an einem freien Endabschnitt 46 des Standrohrs 36 angeordnet sein. Die Axialkanäle 42 sind bei dem in Betriebsposition innerhalb des Filtergehäuses 14 angeordneten Filterelement 16 in radialer Richtung innenseitig durch eine Außenwand 48 des Standrohrs 36 und in radialer Richtung außenseitig durch das Stützrohr 34 des Filterelements 16 bzw. das Filtermedium 24 begrenzt.
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In 2 ist der Filter 10 in einem Längsschnitt gezeigt. Das Filtergehäuse 14 weist einen mit 50 bezeichneten rohseitigen Einlass für die zu filtrierende Flüssigkeit und einen reinseitig angeordneten Auslass 52 für die gefilterte Flüssigkeit auf. Der Auslass 52 ist mit dem durch das Standrohr 36 in radialer Richtung begrenzten Strömungskanal 38 fluidisch verbunden.
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Das Filterelement 16 weist an seiner unteren Endscheibe 28 eine Zentralöffnung 54 auf, durch die sich das Standrohr 36 hindurcherstreckt. Die untere Endscheibe 28 kann, wie dies in 2 gezeigt ist, einen axialen Dichtkragen 56 mit einer hier doppelkonzentrischen Dichtung 58 aufweisen, der sich in einen Ablaufkanal 60 des Filtergehäuses 14 dichtend hineinerstreckt. Der Ablaufkanal 60 dient im Falle eines Austauschs des Filterelements 16 einem Ablaufen der Flüssigkeit aus dem Filtergehäuse 14. Im Filterbetrieb ist der Ablaufkanal 60 somit durch das Filterelement 16 selbst fluiddicht verschlossen. Der Ablaufkanal 60 kann insbesondere ringförmig um den reinseitigen Auslass des Filtergehäuses 14 herum angeordnet sein, d. h. den Auslass in radialer Richtung zumindest teilweise umgreifen.
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Gut zu erkennen ist, dass sich die außenseitig am Standrohr 36 angeformten Längsrippen 40 in radialer Richtung vom Standrohr 36 wegerstrecken. Das Stützrohr 34 des Filterelements 16 ist einenends offen ausgebildet, um das Filterelement 16 bei dessen Montage im Filtergehäuse 14 auf das Standrohr 36 aufschieben zu können. Das Standrohr 36 weist dabei einen auf das Standrohr 36 abgestimmten Durchgangsquerschnitt 62 auf, der so bemessen ist, dass das Filterelement 16 im Gleitspiel-Formschluss auf das Standrohr 36 auffädelbar ist. Im Filterbetrieb, d. h. im druckbelasteten Zustand des Filterelements 16, wird eine druckbedingte Verformung des Stützrohrs 34 des Filterelements 16 durch dessen Abstützung an den Längsrippen 40 des Standrohrs 36 begrenzt. Dadurch kann ein hoher Kollapsdruck des Filtermediums 24 sowie des Stützrohrs 34 realisiert werden.
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Bei der Montage des Filterelements 16 im Filtergehäuse 14 besteht die Gefahr einer Verletzung des Stützrohrs 34. Die Längsrippen 40 des Standrohrs 36 können deshalb stirnseitig mit einer Einführschräge 64 versehen sein.
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Es versteht sich, dass das Filterelement 16 bedarfsweise auch eine Wasserabscheidefunktion aufweisen kann. In diesem Fall kann das Filterelement 16 ein in der Zeichnung nicht näher gezeigtes Koaleszermedium aufweisen, das in einer dem Filtermedium 24 entsprechenden Weise am Stützrohr 34 innenseitig abgestützt sein kann. Das Koaleszermedium kann dabei in radialer Richtung beispielsweise zwischen dem Stützrohr 34 des Filterelements 16 und dem Filtermedium 24 angeordnet sein.
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Die Längsrippen 40 des Standrohrs 36 können in Umfangsrichtung des Standrohrs 36 voneinander regelmäßig beabstandet angeordnet sein, um dadurch das Sützrohr 34 des Filterelements 16 in Umfangsrichtung gleichmäßig abstützen zu können. Die Längsrippen des Standrohrs können sich dabei jeweils in radialer Richtung verjüngen und insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Dadurch kann bei geringem Materialeinsatz ein hohes Lastaufnahmevermögen der Längsrippen 40 in radialer Richtung erreicht werden.
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3 zeigt das Filterelement 16 in seiner vorgegebenen Betriebsposition im Filtergehäuse 14 in einer stirnseitigen Ansicht. Das Standrohr 36 weist vorliegend insgesamt 8 Längsrippen 40 auf. Die Längsrippen 40 können zumindest teilweise zueinander parallel verlaufend ausgerichtet sein, d. h. sich in radialer Richtung und zueinander parallel verlaufend vom Standrohr 36 wegerstrecken. Wird das Standrohr 36 in einem Spritzgießverfahren erzeugt, d. h. ist das Standrohr 36 als Spritzgussteil ausgeführt, wird dadurch ein Entformen des Standrohrs aus dem eingesetzten Spritzgießwerkzeug vereinfacht. Das Standrohr 36 kann insbesondere aus einem Kunststoff bestehen.
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Es versteht sich, dass der Filter 10 auch als ein Kraftstofffilter ausgeführt sein kann. In diesem Fall ist das Filterelement 16 entsprechend für das Filtern von Kraftstoff ausgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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