DE102016012935A1

DE102016012935A1 - Filtersystem und Filterelement mit einem Rücklaufsperrelement

Info

Publication number: DE102016012935A1
Application number: DE102016012935.2A
Authority: DE
Inventors: Gernoth Schuster
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem (100) zur Flüssigkeitsfilterung, umfassend ein Filtergehäuse (110) mit einem rohseitig angeordneten Fluideinlass (102) und einem reinseitig angeordneten Fluidauslass (104) für ein Fluid, sowie ein im Inneren des Filtergehäuses (110) angeordnetes Filterelement (10) mit einem radial durchströmbaren Filterbalg (12), der an wenigstens einer seiner Stirnseiten (22, 24) mit einer Endscheibe (16, 18) fluiddicht abgeschlossen ist. Das Filterelement (10) weist ein Rücklaufsperrelement (40) mit einem Verschlusselement (42) auf, welches eine mit dem Fluideinlass (102) verbundene Einlassöffnung (118) des Filtergehäuses (110) wenigstens zeitweise verschließt, wobei das Verschlusselement (42) mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Filterelement (10) für ein Filtersystem (100).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filtersystem zur Flüssigkeitsfilterung mit einem Filterelement mit einem Rücklaufsperrelement, insbesondere zur Ölfilterung in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Die WO 2009/060072 offenbart ein Filterelement, welches für den Einsatz in einem öffenbaren Filtergehäuse, insbesondere von Flüssigkeiten vorgesehen ist. Das Filterelement verfügt über ein ringförmig geschlossenes Filtermedium. Stirnseitig ist das Filtermedium mit einer oberen Endscheibe und einer unteren Endscheibe dichtend verbunden. Diese Verbindung, welche unlösbar ausgeführt ist, kann z.B. durch Schweißen, Kleben oder Einschäumen erzeugt werden. An einer dieser Endscheiben ist eine Rücklaufsperrmembran angeordnet, welche aus einem flüssigkeitsdichten, elastischen, für die zu filternde Flüssigkeit resistenten Material, insbesondere einem Elastomer besteht. Hierbei ist die Rücklaufsperrmembran derart ausgeführt, dass sie eine Einlassöffnung in dem Filtergehäuse überdeckt, wobei die Rücklaufsperrmembran durch den zu reinigenden Flüssigkeitsstrom abgehoben wird. Die Rücklaufsperrmembran verfügt über eine Ringfläche, welche auf eine Ringfläche des Filtergehäuses aufsetzt. Beim nicht durchströmten Flüssigkeitsfilter verschließt die aufgesetzte Ringfläche der Rücklaufsperrmembran die Einlassöffnung so, dass keine Flüssigkeit aus dem Filtergehäuse zurückströmen und das Filtergehäuse leerlaufen kann.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zu schaffen, das eine hohe Systemzuverlässigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Filterelement für ein solches Filtersystem zu schaffen, das einfach handzuhaben ist.
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst mit einem Filtersystem zur Flüssigkeitsfilterung, mit einem Filterelement, das ein Rücklaufsperrelement mit einem Verschlusselement aufweist, welches eine mit dem Fluideinlass verbundene Einlassöffnung des Filtergehäuses wenigstens zeitweise verschließt, wobei das Verschlusselement mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten wird.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung ist in einer Ausführung besonders für die Filterung von Öl, insbesondere in einem Fahrzeug, geeignet und kann beispielsweise an einer Ölwanne einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden.
Es wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Filtersystem zur Flüssigkeitsfilterung vorgeschlagen, umfassend ein Filtergehäuse mit einem rohseitig angeordneten Fluideinlass und einem reinseitig angeordneten Fluidauslass für ein Fluid, sowie ein im Inneren des Filtergehäuses angeordnetes Filterelement mit einem radial durchströmbaren Filterbalg, der an wenigstens einer seiner Stirnseiten mit einer Endscheibe fluiddicht abgeschlossen ist. Das Filterelement weist ein Rücklaufsperrelement mit einem Verschlusselement auf, welches eine mit dem Fluideinlass verbundene Einlassöffnung des Filtergehäuses wenigstens zeitweise verschließt. Dabei wird das Verschlusselement mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten.
Das erfindungsgemäße Filtersystem weist ein Filterelement auf, welches mit einem an dem Filterelement angeordneten Rücklaufsperrelement zum Verschließen des Fluideinlasses versehen ist. Dazu ist an dem Rücklaufsperrelement ein Verschlusselement vorgesehen, das den Fluideinlass wenigstens zeitweise fluiddicht verschließt. Das Verschlusselement wird mit einer Haltekraft gegen eine Einlassöffnung des Fluideinlasses im Filtergehäuse gepresst, wobei die Haltekraft so bemessen ist, dass die Einlassöffnung des Fluideinlasses über den hydraulischen Druck des strömenden Fluids durch Abheben des Verschlusselements von der Einlassöffnung wieder freigegeben werden kann. Die Haltekraft auf das Verschlusselement kann dazu beispielsweise über das Eigengewicht des Verschlusselements, oder eine Feder aufgebracht werden, wobei auch das Rücklaufsperrelement selbst als Feder ausgebildet sein kann. Der Hub des Verschlusselements beim Öffnen und Schließen des Rücklaufsperrelements kann dabei beispielsweise einige Millimeter betragen. Das Verschlusselement kann zum Verschließen der Einlassöffnung des Fluideinlasses im Filtergehäuse eine geeignete Form aufweisen. Das Verschlusselement kann so zweckmäßigerweise konisch oder konvex ausgebildet sein und/oder eine zu der Einlassöffnungskontur komplementäre Bauform aufweisen. Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausführung des Verschlusselements besteht in einem Toleranzausgleich bei der Montage des Filterelements in dem Filtergehäuse. Dadurch lässt sich das Filterelement leichter positionieren und dennoch das Verschlusselement zuverlässig über der Einlassöffnung mit genügender Genauigkeit ausrichten, so dass es seine Schließfunktion sicher ausführen kann.
Bei laufender Brennkraftmaschine weist das beispielsweise als Ölfilter eingesetzte Filtersystem einen entsprechenden Öldruck auf, der einen Fluidfluss durch den Fluideinlass in das Filtergehäuse bewirkt, wo das Fluid den Filterbalg radial durchströmen kann und gefiltert als Reinfluid das Filtergehäuse durch den Fluidauslass verlässt. Durch den hydraulischen Druck des strömenden Fluids wird das Verschlusselement des Rücklaufsperrelements von der Einlassöffnung des Fluideinlasses abgehoben, so dass das Rohfluid durch die Einlassöffnung des Filtergehäuses einströmen kann. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt, fällt der Öldruck ab. Danach wird das Verschlusselement durch die Haltekraft gegen die Einlassöffnung des Fluideinlasses gedrückt und verschließt diese. Damit kann das sich im Filtergehäuse befindliche ungefilterte Fluid nicht in den Fluideinlass zurückströmen, sondern verbleibt im Filtersystem. So ist bei einem Neustart des Filtrationsvorgangs das Filtergehäuse bereits mit Fluid gefüllt und muss nicht erst gefüllt werden, um beim Neustart der Brennkraftmaschine den erforderlichen Öldruck schnell aufzubauen. Somit steht gereinigtes Fluid wesentlich schneller zur Verfügung.
Das Verschlusselement kann beispielsweise aus Kunststoff ausgeführt sein, und insbesondere aus einem Elastomer, wie z.B. Propylen-Tetrafluorethylen- Kautschuk (FPM), hydrierten Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Acrylat-Katschuk (ACM) bestehen. Damit kann die Dichtheit des Verschlusselements zum Verschließen des Fluideinlasses vorteilhaft erreicht werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rücklaufsperrelement durch einen Hydraulikdruck des durch den Fluideinlass einströmenden Fluids öffenbar sein. Die Haltekraft, welche das Verschlusselement auf die Einlassöffnung des Fluideinlasses presst, kann dabei zweckmäßigerweise so eingestellt werden, dass der hydraulische Druck des strömenden Fluids ausreicht, das Verschlusselement von der Einlassöffnung des Fluideinlasses abzuheben, um den normalen Filterbetrieb des Filtersystems zu ermöglichen. Wird die Brennkraftmaschine abgestellt, wird das Verschlusselement durch die Haltekraft wieder zurückgestellt und kann so die Einlassöffnung fluiddicht verschließen. Damit bleibt das sich in dem Filtergehäuse befindliche Fluid im Filtergehäuse. Nach Neustart der Brennkraftmaschine kann dann, sobald der Hydraulikdruck wieder anliegt, das Verschlusselement die Einlassöffnung wieder freigeben und die Filterfunktion unmittelbar weiter stattfinden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rücklaufsperrelement in Montageposition an einer unteren Stirnseite des Filterelements, insbesondere an der einlassseitigen Endscheibe, angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann das Rücklaufsperrelement an der Endscheibe des Filterelements angeordnet, insbesondere teilweise in die Endscheibe integriert sein, da der Fluideinlass üblicherweise im unten liegenden Bodenbereich des Filtergehäuses angeordnet sein kann. So kann das Filterelement beim Einsetzen in das Gehäuseunterteil mit dem Rücklaufsperrelement auf den Fluideinlass aufgesetzt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Filterelement ein Positionierelement aufweisen, welches bei einer Montage des Filterelements im Filtergehäuse mit einem Positioniergegenelement des Filtergehäuses zusammenwirkt. Günstigerweise kann das Filterelement beim Einsetzen in das Filtergehäuse mit dem Positionierelement so positioniert werden, dass das Rücklaufsperrelement direkt über dem Fluideinlass positioniert wird und den Fluideinlass verschließen kann. Auf diese Weise kann das Einsetzen eines relativ schweren Filterelements geeignet erleichtert werden, so dass das Rücklaufsperrelement auch unbeschadet in seine Position gebracht werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filterelement vorgeschlagen, mit einem radial durchströmbaren Filterbalg, der an wenigstens einer seiner Stirnseiten mit einer Endscheibe fluiddicht abgeschlossen ist. Das Filterelement weist ein Rücklaufsperrelement mit einem Verschlusselement auf, welches bei bestimmungsgemäßem Einbau in ein Filtergehäuse eines Filtersystems eine mit einem Fluideinlass verbundene Einlassöffnung des Filtergehäuses wenigstens zeitweise verschließt. Dabei wird das Verschlusselement mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten.
Das erfindungsgemäße Filterelement weist ein an dem Filterelement angeordnetes Rücklaufsperrelement zum Verschließen des Fluideinlasses eines Filtergehäuses auf. Dazu ist an dem Rücklaufsperrelement ein Verschlusselement vorgesehen, das den Fluideinlass wenigstens zeitweise fluiddicht verschließt. Das Verschlusselement wird mit einer Haltekraft gegen eine Einlassöffnung des Fluideinlasses im Filtergehäuse gepresst, wobei die Haltekraft so bemessen ist, dass die Einlassöffnung des Fluideinlasses über den hydraulischen Druck des strömenden Fluids durch Abheben des Verschlusselements von der Einlassöffnung wieder freigegeben werden kann. Die Haltekraft auf das Verschlusselement kann dazu beispielsweise über das Eigengewicht des Verschlusselements, oder eine Feder aufgebracht werden, wobei auch das Rücklaufsperrelement selbst als Feder ausgebildet sein kann. Das Verschlusselement kann zum Verschließen der Einlassöffnung des Fluideinlasses im Filtergehäuse eine geeignete zu der Einlassöffnung des Fluideinlasses komplementäre Bauform aufweisen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verschlusselement des Rücklaufsperrelements konisch ausgeführt sein. Die konische Bauform des Verschlusselements kann beispielsweise eine Einlassöffnung des Fluideinlasses mit rundem Querschnitt geeignet fluiddicht verschließen, indem das kegelförmig ausgebildete Verschlusselement in die Einlassöffnung gesenkt wird. Damit kann das Verschlusselement Einlassöffnungen mit verschieden großem Querschnitt geeignet verschließen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verschlusselement einlassseitig konvex gewölbt ausgeführt sein. Die konvex gewölbte Bauform des Verschlusselements kann beispielsweise eine Einlassöffnung des Fluideinlasses mit rundem Querschnitt geeignet fluiddicht verschließen, indem das Verschlusselement auf die Einlassöffnung gepresst wird. Damit kann das Verschlusselement Einlassöffnungen mit verschieden großem Querschnitt geeignet verschließen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Haltekraft durch ein Federelement aufgebracht sein. Mit der Ausführung des Federelements kann die gewünschte Stärke der Haltekraft eingestellt werden, um das Verschlusselement beim Betrieb der Brennkraftmaschine und damit anliegendem Hydraulikdruck an dem Fluideinlass zuverlässig betätigen zu können, so dass das Verschlusselement durch den Hydraulikdruck von der Einlassöffnung des Fluideinlasses abhebt und diese freigibt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Federelement an der einlassseitigen Endscheibe abgestützt sein. Da das Rücklaufsperrelement bevorzugt an der einlassseitigen Endscheibe angeordnet ist, ist es zweckmäßig, wenn das Federelement sich an der Endscheibe abstützt und so das Verschlusselement im nicht betätigten Zustand, also ohne anliegenden Hydraulikdruck, von der Endscheibe weg auf die Einlassöffnung des Fluideinlasses drücken kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Federelement eine Spiralfeder sein. Damit lässt sich eine einfache Bauweise des Rücklaufsperrelements umsetzen, indem das Verschlusselement einen beweglichen Schaft mit einer, beispielsweise konischen, Verschlusskappe aufweist, den die Spiralfeder axial umgeben kann. So kann eine symmetrische Kraft auf die Verschlusskappe ausgeübt werden und diese auf die Einlassöffnung des Fluideinlasses gepresst werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Federelement eine Blattfeder sein. In einer alternativen Bauform lässt sich das Federelement auch als Blattfeder umsetzen, welche das Verschlusselement mit ihrem Krümmungsbauch von der Endscheibe weg drücken und damit eine Haltekraft auf das Verschlusselement von der Endscheibe weg aufbringen kann. Auch auf diese Weise lässt sich die Haltekraft geeignet dimensionieren, um ein zuverlässiges Schließverhalten des Rücklaufsperrelements sicherzustellen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Federelement einseitig gelagert sein. Insbesondere kann eine Blattfeder als Federelement einseitig gelagert sein und beispielsweise an der Endscheibe abgestützt sein. Die Eigensteifigkeit einer Blattfeder kann ausreichen, um das daran angeordnete Verschlusselement zu betätigen und im unbelasteten Zustand ohne Hydraulikdruck zuverlässig fluiddicht auf die Einlassöffnung des Fluideinlasses zu pressen. Auf diese Weise lässt sich auch der Aufbau des Rücklaufsperrelements vereinfachen und kostengünstig gestalten.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rücklaufsperrelement als Federelement ausgebildet sein. In einer weiteren Alternative kann ein Teil des Rücklaufsperrelements, beispielsweise ein Basiselement, mit dem das Rücklaufsperrelement an der einlassseitigen Endscheibe angeordnet ist, als Federelement ausgeführt sein. Damit lässt sich der Aufbau des Rücklaufsperrelements weiter vereinfachen und von den Herstellungs- und Montagekosten günstig darstellen. Durch geeignetes Ausbilden des Basiselements als Federelement kann die nötige Haltekraft vorteilhaft eingestellt werden, so dass die zuverlässige Schließfunktion des Rücklaufsperrelements sichergestellt werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Haltekraft durch Schwerkraft aufgebracht sein. Beispielsweise lässt sich das Eigengewicht des Verschlusselements bei einer Anordnung, bei welcher der Fluideinlass im unten liegenden Boden eines Filtergehäuses angeordnet ist und das Filterelement mit dem Rücklaufsperrelement senkrecht darüber angeordnet ist, geeignet ausnutzen, um allein durch die Schwerkraft die nötige Haltekraft des Verschlusselements aufzubringen. Dadurch kann das Verschlusselement nach unten gedrückt und auf die Einlassöffnung des Fluideinlasses gepresst werden. So kann auf einfache und kostengünstige Weise die zuverlässige Funktion des Rücklaufsperrelements gewährleistet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rücklaufsperrelement an der einlassseitigen Endscheibe des Filterelements angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann das Rücklaufsperrelement an der einlassseitigen Endscheibe des Filterelements angeordnet, insbesondere teilweise in die Endscheibe integriert sein, da der Fluideinlass üblicherweise im unten liegenden Bodenbereich des Filtergehäuses angeordnet sein kann. So kann das Filterelement beim Einsetzen in das Gehäuseunterteil mit dem Rücklaufsperrelement auf den Fluideinlass aufgesetzt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Rücklaufsperrelement ein Basiselement aufweisen, in welches das Verschlusselement eintauchbar ausgeführt ist. Auf diese Weise kann das Rücklaufsperrelement so ausgeführt sein, dass es eine möglichst geringe Bautiefe aufweist und in die Endscheibe, an der das Rücklaufsperrelement angeordnet ist, möglichst wenig oder gar nicht hineinragen muss. Dies kann erreicht werden durch ein teleskopartiges Zusammenschieben zweier Bauteile des Rücklaufsperrelements, wie dem Verschlusselement mit einem daran angeordneten Schaft, der in einem als Rohr ausgebildeten Basiselement sich bewegen kann, wobei das Basiselement an der Endscheibe angebracht sein kann. Alternativ kann der Schaft des Verschlusselements auch das Basiselement umgreifen, so dass dieses in den Schaft eintauchen kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Basiselement mit der einlassseitigen Endscheibe einteilig ausgeführt sein. Günstigerweise kann das Basiselement mit der Endscheibe, an der es befestigt sein soll, zusammen in einem Werkstoff und in einem Herstellungsprozess gefertigt werden. Insbesondere kann das Basiselement in einem Polyurethan-Schäumprozess zusammen mit der Endscheibe als ein Stück hergestellt werden. Alternativ kann auch ein Kunststoff-Zweikomponenten-Spritzgießprozess zur Herstellung von Endscheibe und Basiselement eingesetzt werden oder das Basiselement kann als Einlegeteil in eine Spritzgießform für den Herstellungsprozess der Endscheibe eingesetzt werden,
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können das Basiselement und das Verschlusselement verliersicher zueinander angeordnet sein. Beispielsweise können Basiselement und Verschlusselement, welches beispielsweise mit einem Schaft ausgeführt sein kann, mit Hilfe von Hinterschnittformen, beispielsweise in Form eines Rings, ineinander verrastet sein, wobei die Montage von Basiselement und Verschlusselement durch Ineinanderklipsen erfolgen kann, was bei der Ausführung als Kunststoffbauteile mit geeigneten elastischen Werkstoffen vorteilhaft möglich ist.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems mit einem Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Schnittdarstellung des Filtersystems nach 1 mit eingesetztem Filterelement mit geschlossenem Rücklaufsperrelement;
3 eine Schnittdarstellung des Filtersystems nach 1 mit eingesetztem Filterelement mit geöffnetem Rücklaufsperrelement;
4 eine Seitenansicht auf ein Filterelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rücklaufsperrelement in geöffneter Stellung;
5 eine Seitenansicht auf das Filterelement nach 4 mit dem Rücklaufsperrelement in geschlossener Stellung;
6 eine isometrische Detailansicht der einlassseitigen Endscheibe des Filterelements nach 4 mit dem Rücklaufsperrelement;
7 eine Seitenansicht auf die einlassseitige Endscheibe des Filterelements nach 4 mit dem Rücklaufsperrelement;
8 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Rücklaufsperrelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
9 eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems mit einem Filterelement mit Positionierelement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems 100 mit einem Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filtersystem 100, welches zur Flüssigkeitsfilterung, insbesondere der Ölfilterung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dient, umfasst ein Filtergehäuse 110 mit einem rohseitig angeordneten Fluideinlass 102 und einem reinseitig angeordneten Fluidauslass 104 für ein Fluid. Fluideinlass 102 und Fluidauslass 104 sind in einem zweiten, in der Darstellung unten angeordneten Gehäuseteil 114 angeordnet. Das Filtergehäuse 110 kann mit einem ersten Gehäuseteil 112, welches als Deckel ausgebildet ist, über ein Schraubgewinde 106, 108 verschlossen werden. Im Inneren des Filtergehäuses 110 ist ein Filterelement 10 mit einem radial durchströmbaren Filterbalg 12 angeordnet, der an wenigstens einer seiner Stirnseiten 22, 24 mit einer Endscheibe 16, 18 fluiddicht abgeschlossen ist. Das Filterelement 10 wird im zweiten Gehäuseteil 114 mit der Öffnung eines in einer Mittelachse des Filterbalgs 12 angeordneten Mittelrohrs 14, das gleichzeitig zum Ableiten des gefilterten Fluids dient, auf einen mit dem Fluidauslass 104 verbundenen Auslassstutzen 116 des zweiten Gehäuseteils 114 gesteckt, um das gefilterte Fluid aus dem Filtersystem 100 abzuleiten.
Das Filterelement 10 weist ein Rücklaufsperrelement 40 mit einem Verschlusselement 42 auf, welches bei in das Filtergehäuse 110 eingesetztem Filterelement 10 eine mit dem Fluideinlass 102 verbundene Einlassöffnung 118 des Filtergehäuses 110 wenigstens zeitweise verschließen kann. Das Verschlusselement 42 wird dabei mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten. Das Rücklaufsperrelement 40 ist in Montageposition an einer unteren Stirnseite 24 des Filterelements 10, und zwar an der einlassseitigen Endscheibe 18, angeordnet, wie in den 2 bis 7 genauer zu erkennen ist, und kann durch einen Hydraulikdruck des durch den Fluideinlass 102 einströmenden Fluids geöffnet werden. Die Haltekraft wird bei dem in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Federelement 44 und zwar eine Spiralfeder aufgebracht.
In 2 ist eine Schnittdarstellung des Filtersystems 100 nach 1 mit eingesetztem Filterelement 10 mit geschlossenem Rücklaufsperrelement 40 zu sehen. Wenn die durch das Federelement 44 aufgebrachte Haltekraft größer als der Hydraulikdruck im Fluideinlass 102 ist, beispielsweise bei abgestellter Brennkraftmaschine, wird das Verschlusselement 42 durch das Federelement 44 in die Einlassöffnung 118 gepresst, so dass die Einlassöffnung 118 dadurch verschlossen wird. Das ungefilterte Fluid im Filtergehäuse 110 kann dann nicht mehr in den Fluideinlass 102 zurückströmen, sondern verbleibt im Filtergehäuse 110.
Steigt der Hydraulikdruck des Fluids in dem Fluideinlass 102 wieder an, beispielsweise weil die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird, und übersteigt der Hydraulikdruck die durch das Federelement 44 aufgebrachte Haltekraft, so wird das Verschlusselement 42 wieder gegen das Federelement 44 gedrückt und gibt die Einlassöffnung 118 wieder frei. Das Fluid kann in das Filtergehäuse 110 strömen und der Filterungsprozess wieder unmittelbar starten. Dieser Zustand mit geöffnetem Rücklaufsperrelement ist in der Schnittdarstellung in 3 gezeigt.
4 zeigt eine Seitenansicht auf ein Filterelement 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rücklaufsperrelement 40 in geöffneter Stellung. Das Filterelement 10 weist einen radial durchströmbaren Filterbalg 12 auf, der an seinen Stirnseiten 22, 24 mit jeweils einer Endscheibe 16, 18 fluiddicht abgeschlossen ist. Das Filterelement 10 weist ein Rücklaufsperrelement 40 mit einem Verschlusselement 42 auf, welches bei bestimmungsgemäßem Einbau in ein Filtergehäuse 110 eines Filtersystems 100 eine mit einem Fluideinlass 102 verbundene Einlassöffnung 118 des Filtergehäuses 110 wenigstens zeitweise verschließen kann. Das Verschlusselement 42 kann mittels einer Haltekraft, die durch ein Federelement 44 aufgebracht wird, in einer geschlossenen Position gehalten werden. In 4 ist das Verschlusselement 42 gegen das Federelement 44 in Richtung der Endscheibe 18 gedrückt, stellt also den Zustand in geöffneter Stellung bei Einsatz in einem Filtergehäuse 110 dar.
5 zeigt dagegen das Filterelement 10 mit dem Rücklaufsperrelement 40 in geschlossener Stellung. Dabei wird das Verschlusselement 42 durch die mit dem Federelement 44 aufgebrachte Haltekraft von der Endscheibe 18 weggedrückt, so dass es bei Einsatz in einem Filtergehäuse 110 eine Einlassöffnung 118 des Filtergehäuses 118 verschließen kann.
In 6 ist eine isometrische Detailansicht auf die einlassseitige Endscheibe 18 des Filterelements 10 nach 4 mit dem Rücklaufsperrelement 40 dargestellt. Das Verschlusselement 42 des Rücklaufsperrelements 40 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel konisch ausgeführt. Alternativ kann das Verschlusselement 42 auch eine einlassseitig konvex gewölbte Form aufweisen, um eine Einlassöffnung 118 mit rundem Querschnitt zuverlässig verschließen zu können. Allgemein kann das Verschlusselement 42 eine zu der Einlassöffnung 118 komplementäre Form aufweisen, um die Einlassöffnung 118 fluiddicht verschließen zu können. Das Rücklaufsperrelement 40 weist ein als Spiralfeder ausgebildetes Federelement 44 auf, das an der einlassseitigen Endscheibe 18 abgestützt ist.
Alternativ kann das Federelement 44 auch als Blattfeder ausgebildet sein, welche eine Haltekraft auf das Verschlusselement 42 von der Endscheibe 18 weg aufbringen kann. Diese Blattfeder kann auch einseitig an der Endscheibe 18 gelagert sein, um die Funktion des Federelements 44 und seine Montage an der Endscheibe 18 zu vereinfachen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Rücklaufsperrelement 40 selbst als Federelement 44 ausgebildet sein, indem das Rücklaufsperrelement 40 aus einem elastischen Werkstoff und beispielsweise in Spiralform hergestellt wird. Eine Kunststofffeder in gebräuchlicher Ausführung kann beispielsweise mit einer Kappe als Verschlusselement 42 versehen sein, um ein funktionsfähiges Rücklaufsperrelement 40 darzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die auf das Verschlusselement 42 wirkende Haltekraft durch die Schwerkraft, also das Eigengewicht des Verschlusselements 42, aufgebracht werden. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere geeignet, wenn das Rücklaufsperrelement 40 eine Einlassöffnung 118 verschließen soll, die im Bodenbereich des Filtergehäuses 110 angeordnet ist und dazu das Verschlusselement 42 in senkrechter Richtung bewegt werden soll. Das Rücklaufsperrelement 40 kann dann geöffnet werden, wenn der Hydraulikdruck in dem Fluideinlass 102 das Eigengewicht des Verschlusselements 42 übersteigt.
7 zeigt eine Seitenansicht auf die einlassseitige Endscheibe 18 des Filterelements 10 nach 4 mit dem Rücklaufsperrelement 40, um den Aufbau des Rücklaufsperrelements 40 im Detail darzustellen. Das Rücklaufsperrelement 40 ist mit einem Basiselement 46 an der Endscheibe 18 befestigt. Das Basiselement 46 kann auch mit der Endscheibe 18 einteilig ausgebildet sein und beispielsweise aus demselben Material, beispielsweise einem Kunststoff, bzw. Elastomer, und in einem Herstellungsprozess gefertigt sein. Basiselement 46 und Verschlusselement 42 können vorteilhaft verliersicher zueinander angeordnet sein, indem die beiden Bauteile beispielsweise mit Hinterschnitten verrastbar ausgeführt sind (siehe 8), die einmal zusammengesteckt werden und dann sicher gehalten werden. Auf diese Weise kann der Aufbau und die Montage des Rücklaufsperrelements 40 vereinfacht werden.
Das Verschlusselement 42 nimmt das Basiselement 46 in einem Schaft 48 auf, so dass das Verschlusselement 42 in seiner Achse L sich teleskopartig zusammenschieben lässt. Alternativ könnte auch das Basiselement 46 so ausgeführt sein, dass es den Schaft 48 umgreift und in sich aufnimmt. Das Rücklaufsperrelement 40 ist mit der Spiralfeder 44 vorgespannt, welche an der Endscheibe 18 abgestützt ist und das Verschlusselement 42 in axialer Richtung L von der Endscheibe 18 weg drückt.
8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Rücklaufsperrelement 40 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel umgreift das Basiselement 46 den Schaft 48 des Verschlusselements 42 mit einer innenliegenden Führung 52. Der Schaft 48 kann sich so in axialer Richtung L bewegen. Am Ende des Schafts 48 ist ein hinterschnittartiges Sicherungselement 50, beispielsweise in Form eines Rings, um den Schaft angeordnet, so dass der Schaft 48 und damit das Verschlusselement 42 nicht aus der Führung 52 gleiten können. Ein solcher Ring 50 kann beispielsweise durch Anstauchen des Schafts 48 oder auch durch einen angeklebten Ring ausgeführt sein. Verschlusselement 42 und Basiselement 46 als Kunststoffbauteile können dabei beispielsweise durch Ineinanderklipsen zusammengefügt werden, wenn der radiale Überlapp zwischen Sicherungselement 50 und Führung 52 werden, wenn der radiale Überlapp zwischen Sicherungselement 50 und Führung 52 geeignet gewählt wird. Damit sind beide Bauteile verliersicher zueinander angeordnet. Alternativ könnte das Sicherungselement 50 auch als bajonettartiges Rastelement ausgeführt sein, so dass der Schaft 48 mit dem Sicherungselement 50 durch Schlitze in der Führung 52 in axialer Richtung in die Führung 52 eingeführt werden kann und dann verdreht wird und so gesichert ist. Auf diese Weise können Verschlusselement 42 und Basiselement 46 verliersicher zueinander angeordnet sein.
In 9 ist eine Explosionsdarstellung eines Filtersystems 100 mit einem Filterelement 10 mit Positionierelement 20 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erkennen. Das Positionierelement 20 ist schematisch als radial abstehender Stab dargestellt, der mit einem korrespondierenden Positioniergegenelement 120, welches auf einer Innenseite des Gehäuseteils 114 angeordnet ist, zusammenwirkt. So lässt sich beispielsweise ein orientiertes Einsetzen des Filterelements um die Längsachse vorteilhaft umsetzen und das Filterelement 10 so auf einfache Weise in das Filtergehäuse 110 einsetzen, so dass das Rücklaufsperrelement 40 über der Einlassöffnung 118 positioniert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/060072 [0002]

Claims

Filtersystem (100) zur Flüssigkeitsfilterung, umfassend ein Filtergehäuse (110) mit einem rohseitig angeordneten Fluideinlass (102) und einem reinseitig angeordneten Fluidauslass (104) für ein Fluid, sowie ein im Inneren des Filtergehäuses (110) angeordnetes Filterelement (10) mit einem radial durchströmbaren Filterbalg (12), der an wenigstens einer seiner Stirnseiten (22, 24) mit einer Endscheibe (16, 18) fluiddicht abgeschlossen ist, wobei das Filterelement (10) ein Rücklaufsperrelement (40) mit einem Verschlusselement (42) aufweist, welches eine mit dem Fluideinlass (102) verbundene Einlassöffnung (118) des Filtergehäuses (110) wenigstens zeitweise verschließt, wobei das Verschlusselement (42) mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten wird.
Filtersystem nach Anspruch 1, wobei das Rücklaufsperrelement (40) durch einen Hydraulikdruck des durch den Fluideinlass (102) einströmenden Fluids öffenbar ist.
Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rücklaufsperrelement (40) in Montageposition an einer unteren Stirnseite (24) des Filterelements (10), insbesondere an der einlassseitigen Endscheibe (18), angeordnet ist.
Filtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filterelement (10) ein Positionierelement (20) aufweist, welches bei einer Montage des Filterelements (10) im Filtergehäuse (110) mit einem Positioniergegenelement (120) des Filtergehäuses (110) zusammenwirkt.
Filterelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem radial durchströmbaren Filterbalg (12), der an wenigstens einer seiner Stirnseiten (22, 24) mit einer Endscheibe (16, 18) fluiddicht abgeschlossen ist, wobei das Filterelement (10) ein Rücklaufsperrelement (40) mit einem Verschlusselement (42) aufweist, welches bei bestimmungsgemäßem Einbau in ein Filtergehäuse (110) eines Filtersystems (100) eine mit einem Fluideinlass (102) verbundene Einlassöffnung (118) des Filtergehäuses (110) wenigstens zeitweise verschließt, wobei das Verschlusselement (42) mittels einer Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten wird.
Filterelement nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (42) des Rücklaufsperrelements (40) konisch ausgeführt ist.
Filterelement nach Anspruch 5, wobei das Verschlusselement (42) einlassseitig konvex gewölbt ausgeführt ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Haltekraft durch ein Federelement (44) aufgebracht ist.
Filterelement nach Anspruch 8, wobei das Federelement (44) an der einlassseitigen Endscheibe (18) abgestützt ist.
Filterelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Federelement (44) eine Spiralfeder ist.
Filterelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Federelement (44) eine Blattfeder ist.
Filterelement nach Anspruch 11, wobei das Federelement (44) einseitig gelagert ist.
Filterelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Rücklaufsperrelement (40) als Federelement (44) ausgebildet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Haltekraft durch Schwerkraft aufgebracht ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei das Rücklaufsperrelement (40) an der einlassseitigen Endscheibe (18) des Filterelements (10) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei das Rücklaufsperrelement (40) ein Basiselement (46) aufweist, in welches das Verschlusselement (42) eintauchbar ausgeführt ist.
Filterelement nach Anspruch 16, wobei das Basiselement (46) mit der einlassseitigen Endscheibe (18) einteilig ausgeführt ist.
Filterelement nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Basiselement (46) und das Verschlusselement (42) verliersicher zueinander angeordnet sind.