DE102017002119A1

DE102017002119A1 - Filterelement mit Zentralelement für ein Filtersystem

Info

Publication number: DE102017002119A1
Application number: DE102017002119.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Beylich; Steffen Meinhold; Frank Thomann
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, mit einer Längsachse (L), das einen um die Längsachse (L) angeordneten Filterbalg (12) mit einer ersten Endscheibe (14) an einer ersten Stirnseite (26) und einer zweiten Endscheibe (16) an einer zweiten Stirnseite (28), sowie ein im Inneren (18) des Filterbalgs (12) um die Längsachse (L) relativ zum Filterbalg (12) drehbar angeordnetes Zentralelement (20) umfasst. Dabei weist das Zentralelement (20) ein oder mehrere Positionierungselemente (22, 24) auf, welche bei bestimmungsgemäßer Montage zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) eines Gehäuseoberteils (114) eines Filtergehäuses eines Filtersystems (100) vorgesehen sind, um das Zentralelement in dem Gehäuseoberteil (114) in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) zu fixieren. Das Zentralelement (20) weist hierbei wenigstens ein elementseitiges elektrisches Anschlusselement (32) auf, das in dem Filtergehäuse zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselements (120) vorgesehen ist, wobei das Zentralelement (20) in einem in dem Filterbalg (12) lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz (34) angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Filtersystem (100) mit einem derartigen auswechselbaren Filterelement (10).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit Zentralelement für ein Filtersystem, insbesondere für einen Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filtersystem mit einem solchen Filterelement.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2013 009 198 A1 ist ein Kraftstofffilter mit einem Filtergehäuse und mit einem elementseitigen und einem gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselement bekannt, bei dem das elementseitige und das gehäuseseitige Anschlusselement bei einem in das Filtergehäuse eingebauten Filterelement elektrisch miteinander verbunden sind. In dem Filtergehäuse ist eine Führungsrampe mit einer Rampenfläche angeordnet. Beim Einstecken des Filterelements in das Filtergehäuse in axialer Richtung zur Filterachse mit der Anschlussstirnseite voran, stoßen das elementseitige Anschlusselement und ein anderer Abschnitt der Anschlussstirnseite gegen die Rampenfläche. Durch Drehen des Filterelements im Filtergehäuse um die Filterachse in einem Drehsinn, der dem schraubenartigen Verlauf der Rampenfläche entspricht, und gleichzeitiges Bewegen des Filterelements in axialer Richtung auf die Anschlussstirnseite des Filtergehäuses zu wird das Filterelement entlang der Rampenfläche geführt. Am Ende der Rampenfläche ist das gehäuseseitige elektrische Anschlusselement angeordnet. Das elementseitige Anschlusselement verbindet sich dann elektrisch mit dem gehäuseseitigen Anschlusselement. Auf diese Weise wird das Filterelement in der korrekten Einbaulage im Filtergehäuse positioniert. Das Schließen der elektrischen Verbindung erfolgt durch die Dreh-/Steckbewegung des Filterelements.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement für ein Filtersystem zu schaffen, das eine einfache und sichere Ausrichtung bei der Montage in einem Filtergehäuse ermöglicht, so dass das Filterelement zuverlässig elektrisch kontaktierbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zur Aufnahme eines solchen austauschbaren Filterelements zu schaffen, das eine einfache und sichere Ausrichtung bei der Montage in einem Filtergehäuse ermöglicht, so dass das Filterelement zuverlässig elektrisch kontaktierbar ist.
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement, das ein drehbar angeordnetes Zentralelement umfasst, wobei das Zentralelement ein oder mehrere Positionierungselemente aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Montage zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen eines Gehäuseoberteils eines Filtergehäuses eines Filtersystems vorgesehen sind. Das Zentralelement ist in einem in dem Filterbalg lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz angeordnet.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids mit einer Längsachse vorgeschlagen, das einen um die Längsachse angeordneten Filterbalg mit einer ersten Endscheibe an einer ersten Stirnseite und einer zweiten Endscheibe an einer zweiten Stirnseite sowie ein im Inneren des Filterbalgs um die Längsachse relativ zum Filterbalg drehbar angeordnetes Zentralelement umfasst. Dabei weist das Zentralelement ein oder mehrere Positionierungselemente auf, welche bei bestimmungsgemäßer Montage zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen eines Gehäuseoberteils eines Filtergehäuses eines Filtersystems vorgesehen sind, um das Zentralelement in dem Gehäuseoberteil in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen zu fixieren. Das Zentralelement weist wenigstens ein elementseitiges elektrisches Anschlusselement auf, das bei bestimmungsgemäßer Montage in dem Filtergehäuse zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselements vorgesehen ist. Das Zentralelement ist in einem in dem Filterbalg lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz angeordnet.
Der Einsatz kann insbesondere zerstörungsfrei, vorzugsweise werkzeuglos, aus dem Filterbalg herausgenommen werden. Beispielsweise kann der Einsatz in den Filterbalg eingepresst sein. Hierzu kann eine Aufnahme in einer Endscheibe des Filterbalgs vorgesehen sein. Optional kann der Einsatz lösbar an einem Mittelrohr oder dergleichen im Filterbalg befestigt sein. Der Einsatz kann drehbar gegenüber dem Filterelement sein oder beispielsweise durch enge Toleranzen im Filterelement festklemmbar sein.
Das Zentralelement kann günstigerweise lösbar mit dem Einsatz verbunden sein und kann vorteilhafterweise wiederverwendet werden. Das Zentralelement kann beispielsweise über Klipse an dem Einsatz fixiert sein.
Das Zentralelement kann in dem Einsatz drehbar angeordnet sein, wobei der Einsatz wiederum drehbar gegenüber dem Filterbalg angeordnet sein kann. Diese doppelte Drehbarkeit ermöglicht eine günstige Montage des Filterelements in einem Filtergehäuse.
Das elementseitige elektrische Anschlusselement kann zur elektrischen Kontaktierung zwischen einem im Zentralelement angeordneten sogenannten Water-in-Fuel (WIF)-Sensor und einer Heizungsplatine, die im Gehäuseoberteil angeordnet ist und über das gehäuseseitige elektrische Anschlusselement kontaktiert werden kann, dienen.
Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Filterelement mit integrierten Ausrichtungselementen, welche es erlauben, das Filterelement bei der Montage in einer bestimmten Position auszurichten. Diese Position ist für eine weitere Montage an dem Filterelement, beispielsweise von elektrischen Anschlusselementen, vorteilhaft. Die Montageposition wird durch ein Zusammenspiel der Positionierungselemente am Filterelement und einer dafür notwendigen Geometrie von Positionierungsgegenelementen am Filtergehäuse, in das das Filterelement montiert wird, erreicht. Dadurch wird eine positionsgesteuerte Montage eines Filterelements ermöglicht. Dadurch, dass das Zentralelement in einem separaten Einsatz im Filterbalg eingesetzt ist, genügt vorteilhaft ein relativ geringes Drehmoment zur Montageausrichtung, was die Montage vereinfacht.
In dem Filterelement können sich beispielsweise Elektroden in Form eines Water-in-Fuel (WIF)-Sensors befinden, der die Aufgabe hat, den Wasserstand des aus dem Dieselkraftstoff filtrierten Wassers bei einem definierten Füllstand zu melden. Dazu soll eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden im Filterelement und einer im Filtergehäuse angeordneten Auswerteinheit, z.B. einer Auswertelektronik, hergestellt werden, wobei Kontaktierungspins einer Elektronikplatine relativ zum Filtergehäuse in einer definierten und festen Position im Filtergehäuse angeordnet sind. Vorteilhaft sind Leiterbahnen zur Herstellung der elektrischen Verbindung im Zentralelement geführt.
Günstigerweise kann das Zentralelement mit den Leiterbahnen wiederverwendbar ausgeführt sein. Oder die elektrische Verbindung wird durch die Kontakte im Filtergehäuse nach außen geführt. Über die nach außen geführten Kontakte kann in Verbindung mit einer externen Auswerteinheit oder alternativ durch die interne Auswertelektronik eine durch die Pins detektierte Leitfähigkeitsänderung zum Aktivieren eines automatischen Wasseraustrags verwendet werden oder zur Ansteuerung einer entsprechenden Warnleuchte, die dem Fahrer mitteilt, dass der Wassersammelraum entleert werden muss.
Bei der Montage des Filterelements im Filtergehäuse wird das Filterelement in das Gehäuseunterteil, welches beispielsweise den Deckel des Filtergehäuses darstellt, eingebracht und dann das Gehäuseunterteil auf das Gehäuseoberteil aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Der Filterbalg des Filterelements sitzt dazu beim Einsetzen mit einer ersten an einer ersten Endscheibe des Filterbalgs radial außen umlaufenden Dichtung, beispielsweise einem O-Ring, in dem Gehäuseunterteil und ist durch das Reibmoment der Dichtung auf der Innenseite des Gehäuseunterteils gegen relatives Verdrehen des Filterbalgs gegen das Gehäuseunterteil gesichert. Mit herkömmlichen Werkstoffen von O-Ringen kann so ein Reibmoment von größenordnungsmäßig 10 Nm auf eine Kunststoffoberfläche wie beispielsweise auf das Gehäuseunterteil übertragen werden, wobei auch mehr oder weniger Drehmoment möglich ist. Das Gehäuseunterteil mit eingesetztem Filterelement wird auf das Gehäuseoberteil aufgesetzt und in der Gehäuseachse gegen das Gehäuseoberteil verdreht, um das Gehäuseunterteil in das Gehäuseoberteil einzuschrauben. Dabei dreht sich das relativ um die Längsachse des Filterelements drehbar gelagerte Zentralelement zunächst mit dem Filterbalg mit.
Um nun eine definierte Endposition des Filterelements zu dem Gehäuseoberteil sicherzustellen, sind an dem Zentralelement Positionierungselemente angebracht. Das Gehäuseoberteil weist korrespondierende Positionierungsgegenelemente auf. Beim Drehen des Gehäuseunterteils mit dem eingesetzten Filterelement werden diese Positionierungselemente nach einigen Umdrehungen, wenn das Filterelement mit dem Einsatz mit eingesetztem Zentralelement genügend weit in das Gehäuseoberteil eingeschraubt ist, von den Positionierungsgegenelementen im Gehäuseoberteil „gefangen“, so dass das Zentralelement stehen bleibt und relativ zum Gehäuseoberteil seine Winkelposition nicht mehr ändert. Da das Zentralelement drehbar im Einsatz und damit drehbar gegenüber dem Filterelement angeordnet ist, kann das Gehäuseunterteil mit dem eingesetzten Filterelement weiter eingeschraubt werden und die positionierte Ausrichtung des Zentralelements relativ zum Gehäuseoberteil bleibt fest bestehen, so dass eine elektrische Verbindung beispielsweise von WIF-Sensor im Zentralelement und Heizung im Gehäuseoberteil mittels Kontaktierungsstiften stattfinden kann.
Vorteilhaft können die ein oder mehreren Positionierungselemente als parallel zu der Längsachse ausgerichtete Stifte ausgebildet sein. Beispielsweise können zwei sich auf einem Kreisumfang gegenüberliegende Stifte vorgesehen sein, die von Positionierungsgegenelementen im Gehäuseoberteil bei einer Drehung des Gehäuseunterteils gegen das Gehäuseoberteil gefangen werden, so dass dadurch eine feste relative Winkellage zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Zentralelement des Filterelements erzielt wird und bei einer weiteren Drehung des Gehäuseunterteils mit eingesetztem Filterelement gegen das Gehäuseoberteil erhalten bleibt. Alternativ ist auch denkbar, als Positionierungselemente Fangelemente einzusetzen, welche dann im Gehäuseoberteil angeordnete Stifte aufgreifen und damit ebenfalls von den Stiften bei einer Drehung des Gehäuseunterteils mit eingesetztem Filterelement gegen das Gehäuseoberteil festgehalten werden und damit die relative Winkelposition zwischen Zentralelement und Gehäuseoberteil fixieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Stifte axial über die Endscheibe überstehen, die im montierten Zustand des Filterelements dem Gehäuseoberteil zugewandt ist. Damit können die Stifte leicht mit dem gehäuseseitigen Positionierungsgegenelement in Kontakt gebracht werden, wenn das Filterelement bestimmungsgemäß in ein Gehäuse eingesetzt wird. Vorteilhaft können die Stifte insbesondere aus Kunststoff ausgeführt sein. Dadurch können die Stifte als Fortsetzung einer Kunststoffendscheibe beispielsweise in einem Spritzgussprozess hergestellt werden. Auch ist durch Kunststoffstifte eine elektrische Isolierung gegeben, so dass bei einer zufälligen Berührung von elektrischen Kontakten mit den Stiften kein Kurzschluss erfolgen kann. Kunststoffstifte sind auch in der Formgebung leicht und beliebig gestaltbar, so dass eine Anpassung an komplexe Bauraumvorgaben leicht möglich ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei den Positionierungselementen um Rampenabschnitte handeln, die auf zumindest einem Radius umfänglich verlaufen. Die Rampenabschnitte haben also eine Erstreckung in Höhenrichtung, die der Längsrichtung des Filterelements entspricht, und eine Erstreckung normal zur Höhenrichtung in Umfangsrichtung des Filterelements. Das stumpfe Ende der Rampenabschnitte dient hierbei vorteilhafterweise als Anschlag mit den Positionierungsgegenelementen.
Es ist dabei möglich, dass auf dem zumindest einen Radius zwei oder mehr Rampenabschnitte umfänglich verteilt vorliegen.
In einer weiteren Ausführungsform können die als Rampenabschnitte ausgebildeten Positionierungselemente das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement in Längsrichtung überragen und/oder radial umgeben. Auf diese Weise wird ein wirksamer Schutz des elektrischen Anschlusselements vor Beschädigungen ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Zentralelement einen Hülsenabschnitt aufweisen, der das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement umgibt und auf dessen Mantelfläche bevorzugt die Rampenabschnitte vorliegen. In dieser Ausführungsform können die Rampenabschnitte zusammen mit dem Hülsenabschnitt des Zentralelements einstückig als Spritzgussteil hergestellt werden. Durch die Kombination von Rampenabschnitten und Hülsenabschnittkörper wird zudem eine erhöhte mechanische Stabilität der Rampenabschnitte erreicht. Eine Ausführungsform mit Hülsenabschnitt bietet zudem den Vorteil, dass feinste Metallspäne, die beim Kontaktieren an den Kontakten bzw. Pins entstehen können, in der Hülse zurückhalten werden und nicht auf die Reinseite gelangen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einsatz an einer Stirnseite einen zentralen Durchtritt aufweisen, durch den das Zentralelement mit seinem freien Ende durchgesteckt sein kann. Der Durchtritt kann einen Stutzen aufweisen, der in der Längserstreckung des Einsatzes von dessen freiem Ende weg weist. Der Stutzen kann zur Befestigung des Zentralelements am Einsatz genutzt werden. Vorteilhaft ragt das freie Ende des Zentralelements mit elektrischen Kontakten aus dem Stutzen heraus, so dass die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit Gegenelementen im Gehäuseunterteil über das Zentralelement problemlos möglich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Zentralelement eine Dichtungskontur zum Dichten gegen den Einsatz aufweisen. Insbesondere kann der zentrale Durchtritt einen Stutzen aufweisen, der in der Längserstreckung des Einsatzes vom freien Ende weg weist und der eine Dichtfläche für die Dichtungskontur aufweist. Eine separate Dichtung samt Montage derselben kann entfallen, was den Zusammenbau des Filterelements vereinfacht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Einsatz als Siebfilter ausgebildet sein, der in den Filterbalg gesteckt sein kann, insbesondere eingepresst sein kann. Ein Siebfilter kann zur effektiven Abscheidung von in Kraftstoff enthaltenem Wasser dienen, insbesondere nach erfolgter Koagulation in einem Koaleszenzmedium von kleinen im Kraftstoff emulgierten Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen. Das abgeschiedene Wasser kann dann am Siebfilter schwerkraftbedingt nach unten abfließen und in einem Sammelraum aufgesammelt werden. Der Wasserstand in dem Sammelraum kann dann durch einen im Zentralelement angeordneten oder mit diesem verbundenen WIF-Sensor bestimmt und über die elektrische Verbindung im Zentralelement weitergemeldet werden. Dazu dient dann das elektrische Anschlusselement im Zentralelement, das mit einem gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselement kontaktiert werden kann, dem auf diese Weise der Wasserstand weitergemeldet werden kann. Vorteilhaft kann an der Außenseite des Siebfilters ein Koaleszenzmedium angeordnet sein, wobei das Siebfilter als Wasserbarriere dient.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann im Inneren des Filterbalgs ein Mittelrohr angeordnet sein, welches den Einsatz und das darin eingesetzte Zentralelement radial umgibt, wobei das Mittelrohr auf einer radialen Außenseite oder radialen Innenseite ein flächig angeordnetes Koaleszenzmedium aufweisen kann. Ein Mittelrohr oder Stützrohr kann zweckmäßigerweise im Inneren des Filterbalgs angeordnet sein, um den Filterbalg, der aus einem mechanisch weniger festen Material bestehen kann, mechanisch zu stabilisieren oder abzustützen. Diese Stützfunktion ist besonders vorteilhaft, um den Filterbalg gegen den Fluiddruck des strömenden Fluids, beispielsweise Kraftstoff in einem Kraftstofffilter, abzustützen. Soll das Filterelement auch zur Wasserabscheidung in einem Kraftstofffiltersystem vorgesehen sein, ist es vorteilhaft, das Mittelrohr auf seiner Innenseite und/oder seiner Außenseite mit einem Koaleszenzmedium zu umgeben, insbesondere zu umwickeln, oder ein Koaleszenzmedium als Matte auf einer radialen Innenfläche des Mittelrohrs anzuordnen. Auf diese Weise können kleine, im Kraftstoff emulgierte Wassertröpfchen in dem Koaleszenzmedium zu größeren Wassertröpfchen koaguliert werden, um danach beispielsweise in dem als Siebfilter ausgebildeten Einsatz abzutropfen und so aus dem Kraftstoff herausgefiltert zu werden. Ein solches Filterelement kann vorteilhaft zur Wasserabscheidung von in Kraftstoff enthaltenem Wasser eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Endscheibe ein Zentrierelement aufweisen, das zu einem radialen Zentrieren des Filterelements bei einer bestimmungsgemäßen Montage in dem Filtergehäuse vorgesehen ist. Da das Zentralelement drehbar relativ zum Filterbalg angeordnet ist, besteht ein gewisses Spiel zwischen Filterbalg und Zentralelement. Deshalb ist es zweckmäßig, zur präzisen Lagerung des Filterbalgs und damit des Filterelements im Filtergehäuse wenigstens ein Zentrierelement vorzusehen, das vorteilhaft mit der zweiten Endscheibe verbunden oder mit dieser aus einem Stück gefertigt ist. Der Filterbalg ist mit der Endscheibe fest verbunden, so dass darüber der Filterbalg radial günstig zentriert und gelagert werden kann. Auch ist darüber eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rohfluidseite und Reinfluidseite möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann an der ersten Endscheibe eine erste Dichtung und an der zweiten Endscheibe eine zweite Dichtung zum bestimmungsgemäßen Abdichten zwischen einer Rohfluidseite und einer Reinfluidseite des Filtersystems und/oder der Umgebung vorgesehen sein. Das Filterelement lässt sich so im Filtergehäuse zuverlässig durch Vorsehen von radialen Dichtungen sowohl an der ersten Endscheibe als auch an der zweiten Endscheibe abdichten, so dass die Rohfluidseite zuverlässig von der Reinfluidseite des Filtersystems getrennt ist und kein Schmutz auf die Reinfluidseite gelangen kann. Beide Dichtungen können als O-Ringe ausgeführt sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Dichtung an dem Zentrierelement angeordnet sein. Vorteilhaft kann an dem mit der zweiten Endscheibe verbundenen Zentrierelement in radialer Richtung nach außen eine radiale Dichtung angeordnet sein, so dass mit dem Zentrieren des Filterelements über das Zentrierelement auch zugleich die Abdichtung auf der Seite der zweiten Endscheibe des Filterelements erfolgen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Zentralelement radial innerhalb der ersten und der zweiten Dichtung angeordnet sein. Eine solche Anordnung des Zentralelements ist besonders günstig, da das Zentralelement damit durchgehend auf der Reinfluidseite angeordnet ist, was für eine elektrische Kontaktierung der elektrischen Anschlusselemente, die im Zentralelement angeordnet sind, vorteilhaft ist, da so Verschmutzung der Kontakte bzw. des elektrischen Anschlusselements vermieden werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, das ein Filtergehäuse aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil mit einer Gehäuseachse, einen am Gehäuseoberteil angeordneten Einlassstutzen zum Zuführen eines zu filternden Fluids, einen am Gehäuseoberteil angeordneten Auslassstutzen zur Ableitung des gefilterten Fluids sowie ein Filterelement umfasst, das eine Rohfluidseite von einer Reinfluidseite fluiddicht trennt. Dabei umfasst das Filterelement einen um eine Längsachse des Filterelements angeordneten Filterbalg, sowie ein im Inneren des Filterbalgs um die Längsachse relativ zum Filterbalg drehbar angeordnetes Zentralelement. Das Zentralelement weist ein oder mehrere Positionierungselemente auf, welche zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen des Gehäuseoberteils vorgesehen sind, um das Zentralelement in dem Gehäuseoberteil in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen zu fixieren. Das Zentralelement ist in einem in dem Filterbalg lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz angeordnet.
Insbesondere kann der Einsatz ein Siebelement sein. Bei der Montage des Filterelements im Filtergehäuse wird das Filterelement in das Gehäuseunterteil, welches beispielsweise den Deckel des Filtergehäuses darstellt, eingebracht und dann das Gehäuseunterteil auf das Gehäuseoberteil aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Der Filterbalg des Filterelements sitzt beim Einsetzen mit einer ersten an einer ersten Endscheibe des Filterbalgs radial außen umlaufenden Dichtung, beispielsweise einem O-Ring, in dem Gehäuseunterteil und ist durch das Reibmoment der Dichtung auf der Innenseite des Gehäuseunterteils gegen relatives Verdrehen des Filterbalgs gegen das Gehäuseunterteil gesichert. Das Gehäuseunterteil mit eingesetztem Filterelement wird auf das Gehäuseoberteil aufgesetzt und in der Gehäuseachse gegen das Gehäuseoberteil verdreht, um das Gehäuseunterteil in das Gehäuseoberteil einzuschrauben. Dabei dreht sich das relativ um die Längsachse des Filterelements drehbar gelagerte, im Einsatz eingesetzte Zentralelement zunächst mit dem Filterbalg mit.
Um nun eine definierte Endposition des Filterelements zu dem Gehäuseoberteil sicherzustellen, sind an dem Zentralelement Positionierungselemente angebracht. Das Gehäuseoberteil weist dazu Positionierungsgegenelemente auf. Beim Drehen des Gehäuseunterteils mit dem eingesetzten Filterelement werden diese Positionierungselemente nach einigen Umdrehungen von den Positionierungsgegenelementen im Gehäuseoberteil „gefangen“, so dass das Zentralelement stehen bleibt und relativ zum Gehäuseoberteil seine Winkelposition nicht mehr ändert. Da das Zentralelement im Filterelement, insbesondere im Einsatz, drehbar gelagert ist, kann das Gehäuseunterteil mit dem eingesetzten Filterelement weiter eingeschraubt werden und die positionierte Ausrichtung des Zentralelements relativ zum Gehäuseoberteil bleibt fest bestehen, so dass eine elektrische Verbindung beispielsweise von WIF-Sensor im Zentralelement und Steuerungselektronik mittels Kontaktierungsstiften stattfinden kann.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Zentralelement mit den elektrischen Leitern wiederverwendbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuseunterteil zum Verschließen des Filtergehäuses gegen das Gehäuseoberteil um die Gehäuseachse drehbar angeordnet sein. Ein Schraubgewinde zum Verschließen von Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil des Filtergehäuses stellt eine sehr zweckmäßige und kostengünstige Verbindungsart dar. Dadurch, dass das Gehäuseunterteil gegen das Gehäuseoberteil gedreht wird, bietet sich auf einfache Art die Möglichkeit, dass die im Gehäuseoberteil angeordneten Positionierungsgegenelemente bei der Drehung die am Filterelement angeordneten Positionierungselemente einfangen und festhalten. So ist eine definierte und zuverlässige Winkellage des Gehäuseoberteils zu dem Zentralelement gegeben. Damit wird eine einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen elektrischen Anschlusselementen im Gehäuseoberteil und elektrischen Anschlusselementen im Zentralelement ermöglicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die ein oder mehreren Positionierungsgegenelemente als radiale Fangelemente ausgebildet sein, die insbesondere als einseitig offene Halbzylinder, Halbringe oder Gegenrampenabschnitte ausgebildet sein können. Die Gegenrampenabschnitte können insbesondere auf einer inneren Mantelfläche eines Aufnahmebauteils des Gehäuseoberteils vorliegen, in das beispielsweise der Hülsenabschnitt des Zentralelements des Filterelements einführbar ist. Solche Fangelemente können bei einer Drehung des Gehäuseunterteils mit eingesetztem Filterelement gegen das Gehäuseoberteil auf einfache und zuverlässige Weise als Stifte ausgebildete Positionierungselemente des Zentralelements einfangen und in einer relativen Winkelposition festhalten. So bleibt eine feste Winkellage zwischen Gehäuseoberteil und Zentralelement bei einer weiteren Drehung des Gehäuseunterteils mit eingesetztem Filterelement erhalten. Alternativ können die radialen Fangelemente als Positionierungselemente auch am Zentralelement und damit am Filterelement angeordnet sein, während Stifte als Positionierungsgegenelemente am Gehäuseoberteil angeordnet sein können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können bei einer Drehbewegung des Gehäuseunterteils gegen das Gehäuseoberteil um die Gehäuseachse bei in das Gehäuseunterteil eingesetztem Filterelement die ein oder mehreren Positionierungselemente von den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen eingefangen und festgehalten werden, da das Zentralelement relativ zu dem Filterbalg und damit Filterelement drehbar gelagert ist. Damit bleibt eine feste Winkellage zwischen Gehäuseoberteil und Zentralelement bei einer weiteren Drehung des Gehäuseunterteils mit Filterelement relativ zu dem Gehäuseoberteil erhalten, wodurch eine sichere und zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen Gehäuseoberteil und Zentralelement ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuseoberteil wenigstens ein gehäuseseitiges elektrisches Anschlusselement aufweisen, welches bei einem Verschließen des Filtergehäuses mit wenigstens einem am Filterelement angeordneten elementseitigen elektrischen Anschlusselement fluiddicht verbindbar ist. Das elementseitige elektrische Anschlusselement kann dabei zur elektrischen Kontaktierung zwischen einem im Zentralelement angeordneten WIF-Sensor und einer Elektronikplatine der Steuerung, die im Gehäuseoberteil angeordnet sein kann und über das gehäuseseitige elektrische Anschlusselement kontaktiert werden kann, dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das wenigstens eine gehäuseseitige elektrische Anschlusselement in das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement einsteckbar sein. Das gehäuseseitige Anschlusselement kann zweckmäßigerweise Steckerstifte aufweisen, welche in eine im Zentralelement angeordnete Öffnung mit Buchse des elementseitigen Anschlusselements gesteckt werden können, um so eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zu erhalten. Auch ist das elementseitige Anschlusselement auf diese Weise geschützt, da die eigentliche elektrische Anschlussbuchse im Kunststoffkörper des Zentralelements untergebracht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuseoberteil eine innenliegende Aufnahme zum Abdichten zwischen der Rohfluidseite und der Reinfluidseite und/oder zum radialen Zentrieren des Filterelements im Filtergehäuse bei einem bestimmungsgemäßen Zusammenwirken mit einem Zentrierelement des Filterelements vorsehen. Die innenliegende Aufnahme kann vorteilhaft als Gegenelement für das auf der zweiten Endscheibe des Filterelements angeordnete Zentrierelement dienen und dieses beispielsweise umgreifen. Diese Aufnahme kann auch als Dichtungsfläche beim Anlegen einer am Zentrierelement angeordneten radialen Dichtung des Filterelements dienen und so eine zuverlässige Abdichtung zwischen Rohfluidseite und Reinfluidseite gewährleisten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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 Filterelements mit einem Zentralelement und einem Einsatz für das Zentralelement;
2 eine Schnittdarstellung des Filterelements aus 1;
3 eine isometrische Darstellung des im Einsatz eingesetzten Zentralelements nach 1;
4 Zentralelement und Einsatz aus 1, wobei das Zentralelement halb aus dem Einsatz herausgezogen ist;
5 eine Draufsicht auf das im Einsatz eingesetzte Zentralelement aus 3 mit Kontaktstiften von der Oberseite her gesehen;
6 eine Draufsicht auf den Einsatz mit eingesetztem Zentralelement aus 3 von der Unterseite her gesehen mit einer Schnittebene VII-VII;
7 eine Schnittdarstellung durch den Einsatz mit eingesetztem Zentralelement entlang der Schnittebene VII-VII aus 6 mit angedeuteter Schnittebene VIII-VIII;
8 eine Schnittdarstellung durch den Einsatz mit eingesetztem Zentralelement entlang der Schnittebene VIII-VIII aus 7;
9 ein Filterelement mit Positionierungselementen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung;
10 das in ein Gehäuseunterteil eingesetzte Filterelement aus 9 in isometrischer Darstellung;
11 eine Untersicht eines Gehäuseoberteils eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 ein Filterelement mit Positionierungselementen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung; und
13 eine Untersicht eines Gehäuseoberteils eines Filtersystems 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 Filterelements 10 mit einem Zentralelement 20 und einem Einsatz 34 für das Zentralelement 20. Das Filterelement 10 umfasst einen um eine Längsachse L angeordneten Filterbalg 12 mit einer ersten Endscheibe 14 an einer ersten Stirnseite 26 und einer zweiten Endscheibe 16 an einer zweiten Stirnseite 28, so dass der Filterbalg 12 durch die beiden Endscheiben 14, 16 abgeschlossen ist. Weiter umfasst das Filterelement 10 ein im Inneren 18 des Filterbalgs 12 um die Längsachse L relativ zum Filterbalg 12 drehbar angeordnetes Zentralelement 20. Das Zentralelement 20 ist in einem Einsatz 34 angeordnet, der beispielsweise als Siebfilter ausgebildet ist. Der Einsatz 34 wird mit eingesetztem Zentralelement 20 in den Filterbalg geschoben und beispielsweise eingepresst. Grundsätzlich ist der Einsatz 34 vom Filterbalg 12 lösbar vorgesehen. Der Einsatz 34 kann ebenfalls um die Längsachse drehbar vorgesehen sein.
2 zeigt dazu eine Schnittdarstellung des zusammengebauten Filterelements 10 aus 1. Im Schnitt ist der generelle Aufbau des Filterelements 10 zu erkennen. Das Filterelement 10 ist radial von einer Rohseite 50 zu einer im Inneren 18 liegenden Reinseite 52 durchströmbar. Die radiale Innenseite des Filterbalgs 12 wird von dem Mittelrohr 42 radial gegen Druck von der radialen Außenseite des Filterbalgs 12, beispielsweise Fluiddruck durch das strömende Fluid, abgestützt. Das Mittelrohr 42 selbst ist auf der radialen Außenseite, also zwischen Filterbalg 12 und Mittelrohr 42 von einem Koaleszenzmedium 44 umgeben, welches zur Koagulation von kleineren Wassertröpfchen im zu filternden Fluid, also beispielsweise Kraftstoff, zu größeren Wassertröpfchen dient. Die größeren Wassertröpfchen können dann an dem als Siebfilter ausgebildeten Einsatz 34 abgeschieden werden. Das Wasser kann in einem in der Figur unterhalb des Filterelements 10 anordenbaren, nicht dargestellten Wassersammelraum eines nicht dargestellten Filtersystems gesammelt werden.
Innerhalb des Mittelrohrs 42, auf der Reinfluidseite 52 des Filterelements 10, ist im Einsatz 34 das Zentralelement 20 um die Längsachse L drehbar gelagert angeordnet. Der Einsatz 34 ist in den Filterbalg 12 eingesetzt. Das Zentralelement 20 weist an dem in 2 oberen Ende die Positionierungselemente 22, 24 in Form zweier Rampenabschnitte 301 zur Positionierung des Zentralelements 20 in einem Gehäuseoberteil 114 (beispielhaft in 13 dargestellt) auf. Die Positionierungselemente 22, 24, welche zum Zusammenwirken mit zwei Positionierungsgegenelementen 116, 118 des Gehäuseoberteils 114 vorgesehen sind (13), dienen dazu, das Zentralelement 20 in einer definierten Winkellage zu den zwei Positionierungsgegenelementen 116, 118 in dem Gehäuseoberteil 114 zu fixieren.
Im Zentralelement 20 sind elektrische Anschlusselemente 32 angeordnet, an welche elektrische Gegenelemente in Form von Steckverbindungen anschließbar sind. Der Filterbalg 12 ist mit der ersten Endscheibe 14 an der ersten Stirnseite 26 und der zweiten Endscheibe 16 an der zweiten Stirnseite 28 abgeschlossen. Die zweite Endscheibe 16 weist ein Zentrierelement 40 zum genauen Zentrieren in dem Gehäuseoberteil 114 ( 13) auf, wobei dem Zentrierelement 40 eine radiale Dichtung 38 zugeordnet ist. In der ersten Endscheibe 14 ist radial außen eine Nut für eine nicht dargestellte radiale Dichtung zum Abdichten der Rohfluidseite 50 gegen die Reinfluidseite 52 des Filtersystems 100 (in 13 dargestellt) angeordnet.
Die erste Endscheibe 14 ist topfartig so ausgestaltet, dass ein Rand mit der Nut axial in Längsrichtung L ragt.
Das Zentralelement 20 ist durch einen zentralen Durchtritt 35 des Einsatzes 34 geführt. Der zentrale Durchtritt 35 setzt sich als eine sich in axialer Richtung erstreckende Hülse 37 fort. Das Zentralelement 20 ragt mit seinem freien Ende 27 aus der Hülse 37 heraus. Das Zentralelement 20 ist an dem Hülsenende beispielsweise mit zwei Hakenelementen 31 in axialer Richtung festgelegt.
Das freie Ende 27 kann auch aus der topfartigen Endplatte 14 herausragen und deren Rand in axialer Richtung überragen. Am freien Ende 27 sind in dieser Figur nicht erkennbare Leiterbahnen angeordnet, welche das freie Ende 27 mit den Anschlusselementen 32 am entgegengesetzten Ende des Zentralelements 20 verbinden. Dadurch, dass das freie Ende 27 mit den Enden der Leiterbahnen aus der Hülse 37 herausragt, können die Leiterbahnen mit Wasser im nicht dargestellten Wassersammelraum in Kontakt kommen und vorhandenes Wasser detektieren, wenn eine bestimmte Wassermenge im Sammelraum erreicht ist.
Eine Abdichtung des Wassersammelraums gegenüber dem Inneren 18 des Einsatzes 34 mit dem Zentralelement 20 ist durch eine Dichtungsstruktur 25 erreicht, die beispielsweise aus ein oder mehreren Materialwülsten am Umfang des hülsenseitigen Endes des Zentralelements 20 vorgesehen sind. Diese können gegen die Innenfläche der Hülse 37 abdichten. Eine separate Dichtung kann entfallen, was kostengünstig ist und die Montage erleichtert.
3 zeigt eine isometrische Darstellung des im Einsatz 34 eingesetzten Zentralelements 20 nach 1. Der als Siebfilter ausgebildete Einsatz 34 weist an seinem in der Figur oberen Ende eine kragenförmige Erweiterung 39 auf, die radial innen einen Absatz aufweist, auf dem das Zentralelement 20 mit einer Platte 29 oder einer Teilfläche aufliegt.
Das Zentralelement 20 verfügt als Positionierungselemente 22, 24 über zwei umfänglich verlaufende Rampenabschnitte 301. Bei den Rampenabschnitten 301 und dem Zentralelement 20 handelt es sich um ein integrales Bauteil, das insbesondere durch ein Spritzgießverfahren, bevorzugt aus Kunststoff, hergestellt werden kann. Innerhalb der Rampenabschnitte 301 befinden sich zwei elektrische Anschlusselemente 32, die hier als Kontaktzungen ausgebildet sind und die mit korrespondierenden als Kontaktstifte ausgebildeten elektrischen Anschlusselementen 120 eines Gehäuseoberteils 114 (siehe 13) in leitenden Kontakt bringbar sind. Das axial obere Ende der Rampenabschnitte 301 überragt die elektrischen Anschlusselemente 32 in axialer Richtung, so dass diese vor Beschädigungen geschützt sind, was insbesondere im Servicefall vorteilhaft ist, falls das Filterelement 10 aus Unachtsamkeit herunter fällt.
4 zeigt das Zentralelement 20, das halb aus dem Einsatz 34 herausgezogen ist. Das Zentralelement 20 weist an seinem einen Ende zwei umfänglich verlaufende Rampenabschnitte 301 auf, welche zwei als Kontaktfahnen ausgebildete elektrische Anschlusselemente umgibt.
5 und 6 zeigen Draufsichten auf das im Einsatz 34 eingesetzte Zentralelement 20 aus 3 mit Kontaktstiften 32 von der Oberseite her (5) und von der Unterseite her gesehen mit einer Schnittebene VII-VII. Die Rampenabschnitte 301 umgeben die zwei elektrischen Anschlusselemente 32. Das Ende des Zentralelements 20 weist eine Platte 29 auf, die auf einem Absatz in einer kragenförmigen Erweiterung 39 des Einsatzes 34 aufliegt. Am entgegengesetzten Ende sind hakenförmige Elemente 31 am freien Ende 27 des Zentralelements 20 vorgesehen, mit denen das Zentralelement an der Hülse 37 am zentralen Durchtritt 35 des Einsatzes 34 axial festgelegt ist. Diametral am freien Ende 27 gegenüberliegend sind zwei Leiterbahnen 21 des Zentralelements 20 zu sehen.
7 und 8 zeigen Schnittdarstellungen durch den Einsatz 34 mit eingesetztem Zentralelement 20 nach 3 entlang der Schnittebene VII-VII aus 6 (7) mit angedeuteter Schnittebene VIII-VIII und entlang der Schnittebene VIII-VIII (8).
Vorteilhaft können die Leiterbahnen freitragend gestaltet sein, so dass bei der Herstellung des Zentralelements 20 die Kontaktelemente 32 am Ende der Leiterbahnen leicht handzuhaben sind. Es kann auf Vorspritzlinge zum Fixieren der Leiterbahnen verzichtet werden.
9 zeigt ein Filterelement 10 mit Positionierungselementen 22, 24 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung. Das Filterelement 10 umfasst einen um eine Längsachse L angeordneten Filterbalg 12 mit einer ersten Endscheibe 14 an einer ersten Stirnseite 26 und einer zweiten Endscheibe 16 an einer zweiten Stirnseite 28, so dass der Filterbalg 12 durch die beiden Endscheiben 14, 16 abgeschlossen ist. Weiter umfasst das Filterelement 10 ein im Inneren 18 des Filterbalgs 12 um die Längsachse L relativ zum Filterbalg 12 drehbar angeordnetes Zentralelement 20, das in einem lösbar im Filterbalg 12 angeordneten, als Siebelement ausgebildeten Einsatz 34 angeordnet ist. Das Zentralelement 20 weist zwei Positionierungselemente 22, 24 auf, welche bei bestimmungsgemäßer Montage zum Zusammenwirken mit zwei oder mehreren Positionierungsgegenelementen 116, 118 eines Gehäuseoberteils 114 eines Filtergehäuses eines Filtersystems 100 vorgesehen sind (siehe 10 und 11), um das Zentralelement 20 in dem Gehäuseoberteil 114 in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen 116, 118 zu fixieren. Die zwei Positionierungselemente 22, 24 sind in diesem Ausführungsbeispiel als parallel zu der Längsachse L ausgerichtete Stifte 30 ausgebildet, wobei die Stifte 30 wie auch das Zentralelement 20 aus Kunststoff ausgeführt sind. Das Zentralelement 20 weist zwei elementseitige elektrische Anschlusselemente 32 auf, die bei bestimmungsgemäßer Montage in dem Filtergehäuse zur Kontaktierung von gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselementen 120 vorgesehen sind. Die zweite Endscheibe 16 weist ein Zentrierelement 40 auf, das zu einem radialen Zentrieren des Filterelements 10 bei einer bestimmungsgemäßen Montage in dem Filtergehäuse vorgesehen ist und das als aus der zweiten Endscheibe 16 axial hervorstehender Bund ausgebildet ist. An der ersten Endscheibe 14 ist eine erste Dichtung 36 und an der zweiten Endscheibe 16 eine zweite Dichtung 38 zum bestimmungsgemäßen Abdichten zwischen einer Rohfluidseite 50 und einer Reinfluidseite 52 des Filtersystems 100 und/oder der Umgebung vorgesehen. Beide Dichtungen können als O-Ringe ausgebildet sein. Die zweite Dichtung 38 ist als radiale Dichtung an der radialen Außenseite des als Bund ausgebildeten Zentrierelements 40 angebracht. Das Zentralelement 20 ist radial innerhalb der ersten und der zweiten Dichtung 36, 38 angeordnet, um so auf der Reinfluidseite des Filtersystems angeordnet zu sein.
10 zeigt das in ein Gehäuseunterteil 112 eingesetzte Filterelement 10 aus 9 in isometrischer Darstellung. Das Gehäuseunterteil 112 ist als hohlzylinderförmiger Topf ausgebildet und weist an einem oberen Rand ein Schraubgewinde 126 zum Verschließen des Filtergehäuses mit einem Gehäuseoberteil 114 (siehe 11) auf.
In 11 ist eine Untersicht eines Gehäuseoberteils 114 eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Gehäuseoberteil 114 ist ebenfalls als hohlzylinderförmiger Topf ausgebildet und weist an seinem unteren inneren Rand ein Gegengewinde 128 zum Verschließen des Filtergehäuses mit dem in 10 dargestellten Gehäuseunterteil 112 auf. Im Inneren des Gehäuseoberteils 114 sind zentral die Aufnahme 124 in Form eines radialen Stutzens als Gegenelement für das Zentrierelement 40 des Filterelements 10 sowie zwei Positionierungsgegenelemente 116, 118 angeordnet, die als radiale Fangelemente 122 als einseitig offene Halbzylinder ausgebildet sind. Am oberen Rand des Gehäuseoberteils 114 sind ein radial anschließender Einlassstutzen 106 sowie ein zentral herausgeführter Auslassstutzen 108 angeordnet.
Das Gehäuseunterteil 112 ist zum Verschließen des Filtergehäuses gegen das Gehäuseoberteil 114 um die Gehäuseachse M drehbar angeordnet und kann durch Ineinandergreifen des Schraubgewindes 126 des Gehäuseunterteils 112 und des Schraubgegengewindes 128 fluiddicht verschlossen werden.
Die am Zentralelement 20 angeordneten, als Stifte 30 ausgeführten Positionierungselemente 22, 24, greifen in die radialen Fangelemente 122 des Gehäuseoberteils 114 ein, die als einseitig offene Halbzylinder oder Halbringe ausgebildet sind. Beim Drehen des Gehäuseunterteils 112 gegen das Gehäuseoberteil 114 (13) um die Gehäuseachse M, die bei montiertem Zentralelement 20 zur Längsachse L parallel liegt, relativ zu dem Filterelement 10 bei in das Gehäuseunterteil 112 eingesetztem Filterelement 10 können die Positionierungselemente 22, 24 von den radialen Fangelementen 122 gefangen werden.
Bei der Montage des Filterelements 10 im Filtergehäuse wird das Filterelement 10 in das Gehäuseunterteil 112, welches beispielsweise den Deckel des Filtergehäuses darstellt, eingebracht und dann das Gehäuseunterteil 112 auf das Gehäuseoberteil 114 aufgesetzt und mit diesem verschraubt. Der Filterbalg 12 des Filterelements 10 sitzt beim Einsetzen mit der ersten an der ersten Endscheibe 14 des Filterbalgs 12 radial außen umlaufenden Dichtung 36, beispielsweise einem O-Ring, in dem Gehäuseunterteil 112 und ist durch das Reibmoment der Dichtung 36 auf der Innenseite des Gehäuseunterteils 112 gegen relatives Verdrehen des Filterbalgs 12 gegen das Gehäuseunterteil 112 gesichert. Das Gehäuseunterteil 112 mit eingesetztem Filterelement 10 wird auf das Gehäuseoberteil 114 aufgesetzt und in der Gehäuseachse M gegen das Gehäuseoberteil 114 verdreht, um das Gehäuseunterteil 112 in das Gehäuseoberteil 114 einzuschrauben. Dabei dreht sich das relativ um die Längsachse L des Filterelements 10 drehbar gelagerte Zentralelement 20 zunächst mit dem Filterbalg 12 mit.
Um nun eine definierte Endposition des Zentralelements 20 zu dem Gehäuseoberteil 114 sicherzustellen, sind an dem Zentralelement 20 Positionierungselemente 22, 24 angebracht. Das Gehäuseoberteil 114 weist dazu Positionierungsgegenelemente 116, 118 auf. Beim Drehen des Gehäuseunterteils 112 mit dem eingesetzten Filterelement 10 werden diese Positionierungselemente 22, 24 nach einigen Umdrehungen von den Positionierungsgegenelementen 116, 118 im Gehäuseoberteil 114 „gefangen“, so dass das Zentralelement 20 stehen bleibt und relativ zum Gehäuseoberteil 114 seine Winkelposition nicht mehr ändert. Da das Zentralelement 20 drehbar im Filterelement 10 gelagert ist, kann das Gehäuseunterteil 112 mit dem eingesetzten Filterelement 10 weiter eingeschraubt werden und die positionierte Ausrichtung des Zentralelements 20 relativ zum Gehäuseoberteil 114 bleibt fest bestehen, so dass eine elektrische Verbindung beispielsweise von WIF-Sensor im Zentralelement 20 und Elektronik im Gehäuseoberteil 114 mittels Kontaktierungsstiften bzw. Kontaktdurchführung nach außen stattfinden kann.
Das Gehäuseoberteil 114 sieht die innenliegende Aufnahme 124 zum Abdichten zwischen der Rohfluidseite 50 und der Reinfluidseite 52 und zum radialen Zentrieren des Filterelements 10 im Filtergehäuse bei einem bestimmungsgemäßen Zusammenwirken mit einem Zentrierelement 40 des Filterelements 10 vor. Das Gehäuseoberteil 114 weist weiter zwei gehäuseseitige elektrische Anschlusselemente 120 auf, welche bei einem Verschließen des Filtergehäuses mit zwei am Filterelement 10 angeordneten elementseitigen elektrischen Anschlusselementen 32 elektrisch verbindbar sind. Dazu wird das gehäuseseitige elektrische Anschlusselement 120 in das elementseitige elektrische Anschlusselement 32 eingesteckt.
In 12 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Filterelements 10 gezeigt. Diese verfügt als Positionierungselemente 22, 24 über umfänglich verlaufende Rampenabschnitte 301, die auf der äußeren Mantelfläche eines Hülsenabschnitts 302, das Bestandteil des Zentralelements 20 ist, vorliegen. Bei dem Hülsenabschnitts 302, den Rampenabschnitten 301 und dem Zentralelement 20 handelt es sich um ein integrales Bauteil, das insbesondere durch ein Spritzgießverfahren, bevorzugt aus Kunststoff, hergestellt werden kann. Innerhalb des Hülsenabschnitts 302 mit den Rampenabschnitten 301 befinden sich zwei elektrische Anschlusselemente 32, die hier als Kontaktzungen ausgebildet sind und die mit korrespondierenden als Kontaktstifte ausgebildeten elektrischen Anschlusselementen 120 eines Gehäuseoberteils 114 (siehe 13) in leitenden Kontakt bringbar sind. Der Hülsenabschnitt 302 und das axial obere Ende der Rampenabschnitte 301 überragen die elektrischen Anschlusselemente 32 in axialer Richtung, so dass diese vor Beschädigungen geschützt sind, was insbesondere im Servicefall vorteilhaft ist, falls das Filterelement 10 aus Unachtsamkeit herunter fällt.
Das zu dem Filterelement 10 der 12 passende Gehäuseoberteil 114 ist in 13 dargestellt. Dieses entspricht im Wesentlichen funktionell dem Gehäuseoberteil 114 aus 11; Unterschiede bestehen hinsichtlich der Ausgestaltung der Positionierungsgegenelemente 116, 118 und der elektrischen Anschlusselemente 120. Bei den Positionierungsgegenelementen 116, 118 handelt es sich um Gegenrampenabschnitte 123, die hinsichtlich Abmessungen und Steigung mit den Rampenabschnitten 301 des Filterelements 10 korrespondieren. Beim Einschrauben des Filterelements 10 mit Hilfe des Gewindes 128 werden ab einer bestimmten Montagetiefe die Rampenabschnitte 301 des Filterelements 10 mit ihren stumpfen Enden an den stumpfen Enden der Gegenrampenabschnitte 123 des Gehäuseoberteils 114 zum Anschlag kommen, woraufhin die Drehbewegung des drehbar in dem Filterelement 10 gelagerten Zentralelements 20 gestoppt wird und die als Kontaktzungen ausgebildeten Anschlusselemente 32 des Filterelements 10 passend zu den als Kontaktstifte ausgebildeten Anschlusselementen 120 des Gehäuseoberteils 114 ausgerichtet sind. Bei einer weiteren Einschraubbewegung des Filterelements 10 werden die Kontaktzungen 32 dann axial über die als Kontaktstifte ausgebildeten Anschlusselemente 120 geschoben und ein elektrisch leitender Kontakt hergestellt.
Ferner ist in der gezeigten Darstellung der Fluideinlassstutzen 106 zu erkennen; der Fluidauslassstutzen ist verdeckt, jedoch erkennt man auf der inneren Mantelfläche des Aufnahmeabschnitts, auf der auch die Gegenrampenabschnitte 123 vorliegen, eine Fluidaustrittsbohrung 109, die zu den Auslassstutzen führt. Pos. 200 ist ein elektrischer Anschluss, der über zwei Pins verfügt, die ihrerseits elektrisch mit den als Kontaktstifte ausgebildeten Anschlusselementen 120 verbunden sind. In einer nicht figurativ gezeigten Ausführungsvariante kann der Anschluss 200 auch mehr als zwei Pins aufweisen, z.B., wenn in dem Filtergehäuse auch eine Heizung integriert ist, die elektrisch angebunden werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013009198 A1 [0002]

Claims

Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, mit einer Längsachse (L), umfassend einen um die Längsachse (L) angeordneten Filterbalg (12) mit einer ersten Endscheibe (14) an einer ersten Stirnseite (26) und einer zweiten Endscheibe (16) an einer zweiten Stirnseite (28), sowie ein im Inneren (18) des Filterbalgs (12) um die Längsachse (L) relativ zum Filterbalg (12) drehbar angeordnetes Zentralelement (20), wobei das Zentralelement (20) ein oder mehrere Positionierungselemente (22, 24) aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Montage zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) eines Gehäuseoberteils (114) eines Filtergehäuses eines Filtersystems (100) vorgesehen sind, um das Zentralelement (20) in dem Gehäuseoberteil (114) in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) zu fixieren, wobei das Zentralelement (20) wenigstens ein elementseitiges elektrisches Anschlusselement (32) aufweist, das bei bestimmungsgemäßer Montage in dem Filtergehäuse zur elektrischen Kontaktierung wenigstens eines gehäuseseitigen elektrischen Anschlusselements (120) vorgesehen ist, und wobei das Zentralelement (20) in einem in dem Filterbalg (12) lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz (34) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei die ein oder mehreren Positionierungselemente (22, 24) als parallel zu der Längsachse (L) ausgerichtete Stifte (30) ausgebildet sind, die bevorzugt axial über die Endscheibe (16) überstehen.
Filterelement nach Anspruch 1, wobei die Positionierungselemente (22, 24) als umfänglich auf zumindest einem Radius verlaufende Rampenabschnitte (301) ausgebildet sind, wobei bevorzugt auf dem zumindest einen Radius zwei oder mehr Rampenabschnitte (301) umfänglich verteilt vorliegen.
Filterelement nach Anspruch 3, wobei die als Rampenabschnitte (301) ausgebildeten Positionierungselemente (22, 24) das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement (32) in Längsrichtung (L) überragen und/oder radial umgeben.
Filterelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Zentralelement (20) einen Hülsenabschnitt (302) aufweist, der das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement (32) umgibt und auf dessen Mantelfläche bevorzugt die Rampenabschnitte (301) vorliegen.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz (34) an einer Stirnseite einen zentralen Durchtritt (35) aufweist, durch den das Zentralelement (20) mit seinem freien Ende durchgesteckt ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zentralelement (20) eine Dichtungskontur (25) zum Dichten gegen den Einsatz (34) aufweist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz (34) als Siebfilter ausgebildet ist, der in den Filterbalg (12) gesteckt ist, insbesondere eingepresst ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Endscheibe (16) ein Zentrierelement (40) aufweist, das zu einem radialen Zentrieren des Filterelements bei einer bestimmungsgemäßen Montage in dem Filtergehäuse vorgesehen ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der ersten Endscheibe (14) eine erste Dichtung (36) und an der zweiten Endscheibe (16), insbesondere an dem Zentrierelement (40), eine zweite Dichtung (38) zum bestimmungsgemäßen Abdichten zwischen einer Rohfluidseite (50) und einer Reinfluidseite (52) des Filtersystems (100) und/oder der Umgebung vorgesehen sind.
Filtersystem (100) zum Filtern eines Fluids, umfassend - ein Filtergehäuse aus einem Gehäuseoberteil (114) und einem Gehäuseunterteil (112) mit einer Gehäuseachse (M), - einen Einlassstutzen (106) zum Zuführen eines zu filternden Fluids, - einen am Auslassstutzen (108) zur Ableitung des gefilterten Fluids, - ein Filterelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Rohfluidseite (50) von einer Reinfluidseite (52) fluiddicht trennt, wobei das Filterelement (10) einen um eine Längsachse (L) des Filterelements (10) angeordneten Filterbalg (12) sowie ein im Inneren (18) des Filterbalgs (12) um die Längsachse (L) relativ zum Filterbalg (12) drehbar angeordnetes Zentralelement (20) umfasst, wobei das Zentralelement (20) ein oder mehrere Positionierungselemente (22, 24) aufweist, welche zum Zusammenwirken mit einem oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) des Gehäuseoberteils (114) vorgesehen sind, um das Zentralelement (20) in dem Gehäuseoberteil (114) in einer definierten Winkellage zu den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) zu fixieren, wobei das Zentralelement (20) in einem in dem Filterbalg (12) lösbar angeordnet vorgesehenen Einsatz (34) angeordnet ist.
Filtersystem nach Anspruch 11, wobei die ein oder mehreren Positionierungsgegenelemente (116, 118) als radiale Fangelemente (122, 123) ausgebildet sind, die insbesondere als einseitig offene Halbzylinder, Halbringe oder als Gegenrampenabschnitte (123) ausgebildet sind.
Filtersystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei bei einer Drehbewegung des Gehäuseoberteils (114) gegen das Gehäuseunterteil (112) um die Gehäuseachse (M) bei in das Gehäuseunterteil (112) eingesetztem Filterelement (10) die ein oder mehreren Positionierungselemente (22, 24) von den ein oder mehreren Positionierungsgegenelementen (116, 118) mitführbar sind.
Filtersystem nach Anspruch 11 bis 13, wobei das Gehäuseoberteil (114) wenigstens ein gehäuseseitiges elektrisches Anschlusselement (120) aufweist, welches bei einem Verschließen des Filtergehäuses mit wenigstens einem am Filterelement (10) angeordneten elementseitigen elektrischen Anschlusselement (120) verbindbar ist.
Filtersystem nach Anspruch 14, wobei das wenigstens eine gehäuseseitige elektrische Anschlusselement (120) in das wenigstens eine elementseitige elektrische Anschlusselement (32) einsteckbar ist.
Filtersystem nach Anspruch 11 bis 15, wobei das Gehäuseoberteil (114) eine innenliegende Aufnahme (124) zum Abdichten zwischen der Rohfluidseite (50) und der Reinfluidseite (52) und/oder zum radialen Zentrieren des Filterelements (10) im Filtergehäuse bei einem bestimmungsgemäßen Zusammenwirken mit einem Zentrierelement (40) des Filterelements (10) vorsieht.