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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ringfilterelement zur Ölabscheidung aus einem Blow-By-Gasstrom eines Kurbelgehäuses, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie auf eine Filtereinrichtung umfassend ein solches Ringfilterelement.
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Stand der Technik
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Aus
DE 10 2012 200 015 A1 ,
DE 10 2007 062 098 A1 und
US 2014/0352271 A1 sind Abscheider für Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtungen bekannt. Aus
DE 27 29 163 A1 ist eine Strömungsmittelanordnung zur Aufnahme eines Filterelements bekannt. Aus
DE 19 46 734 U ist ein Filter für strömende Medien, insbesondere Ölfilter, bekannt. Die
DE 10 2013 005 624 A1 offenbart ein hohlzylindrisches Ringfilterelement in einer Filtereinrichtung, die zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem vom Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine stammenden ölhaltigen Luftstrom eingesetzt wird. Das Ringfilterelement wird radial von außen nach innen durchströmt, wobei benachbart zur außen liegenden Anströmseite des Filterelementes ein Überdruckventil angeordnet ist, das zur Ableitung und Umgehung des Filterelementes selbsttätig öffnet, wenn der Druck des Luftstroms an der Anströmseite einen Schwellenwert übersteigt. Bei geöffnetem Überdruckventil wird der ungereinigte Luftstrom in die Umgebung abgeleitet.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einem Bypassventil ausgestattetes Ringfilterelement mit einfachen konstruktiven Maßnahmen kompakt auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Ringfilterelement ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet und wird in Radialrichtung von dem zu reinigenden Fluid, insbesondere einem Gasstrom, vorzugsweise einem ölhaltigen Luftstrom, durchströmt. Das Ringfilterelement umfasst einen Filtermediumkörper aus einem Filtermaterial, an dem die Filtration stattfindet. Das Ringfilterelement wird radial von innen nach außen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, so dass die Innenseite die Rohseite und die Außenseite die Reinseite des Filterelementes und des Filtermediumkörpers bildet.
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Das Ringfilterelement ist mit einem Bypassventil ausgestattet, das zwischen einer Sperrposition und einer Öffnungsposition verstellbar ist, wobei in der Sperrposition die Roh- von der Reinseite getrennt ist und in der Öffnungsposition über das Bypassventil eine Strömungsverbindung zwischen der Roh- und der Reinseite hergestellt ist. Das Bypassventil ist axial im Bereich oder an einer ersten Stirnseite des Filtermediumkörpers angeordnet und befindet sich zumindest teilweise außerhalb der Stirnseite des Filtermediumkörpers. In Radialrichtung - bezogen auf die Längsachse des Ringfilterelements - erstreckt sich das Bypassventil maximal bis zur außen liegenden Reinseite des Filtermediumkörpers. Dabei ist die erste Stirnseite eine zentral durchströmbare Stirnseite und weist eine offene Endscheibe auf. Erfindungsgemäß weist die zweite, gegenüberliegende Stirnseite eine geschlossene Endscheibe auf.
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Das Bypassventil ist mit dem Ringfilterelement verbunden, so dass das Ringfilterelement und das Bypassventil eine zusammenhängende Baueinheit bilden. Aufgrund der Position des Bypassventils an der Stirnseite des Filtermediumkörpers ist insbesondere in Radialrichtung eine kompakte Bauform gegeben. Da sich das Bypassventil axial zumindest teilweise außerhalb und mit Abstand zur Stirnseite des Filtermediumkörpers befindet und entsprechend nicht oder nur geringfügig in den innen liegenden Strömungsraum im Ringfilterelement hineinragt, werden die Strömungsverhältnisse im innen liegenden Strömungsraum bei der Anströmung der Rohseite des Filtermediumkörpers durch das Bypassventil nicht negativ beeinflusst. Vorteilhaft ist es des Weiteren, dass das Bypassventil aufgrund seiner von außen gut zugänglichen Anordnung an dem Ringfilterelement zu Wartungszwecken in einfacher Weise montiert werden kann.
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Das Bypassventil erstreckt sich in Radialrichtung nicht weiter als bis zur außen liegenden Reinseite des Filtermediumkörpers. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist das Bypassventil in der Weise positioniert, dass es sich in Radialrichtung nicht weiter als bis zur innen liegenden Rohseite des Filtermediumkörpers erstreckt. In dieser Ausführung liegt das Bypassventil in Radialrichtung gesehen innerhalb einer Einhüllenden, die an die innen liegende Rohseite des Filtermediumkörpers gelegt und axial verlängert ist. In Achsrichtung kann es zweckmäßig sein, dass das Bypassventil vollständig außerhalb des innen liegenden Strömungsraums und damit außerhalb der axialen Stirnseite des Filtermediumkörpers angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Bypassventil in eine Endscheibe integriert, die sich an der Stirnseite des Filtermediumkörpers befindet und dessen Stirnseite strömungsdicht verschließt. Die Endscheibe kann eine zentrale Öffnung bzw. Ausnehmung aufweisen, über die das Rohfluid axial in den innen liegenden Strömungsraum geleitet wird. Die Öffnung bildet die axiale Anströmseite des Filtermediumkörpers, an der sich vorteilhafterweise das Bypassventil befindet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist eine Wandung eines Bypasskanals, der sich an das Bypassventil anschließt, von der Endscheibe gebildet, die eine Stirnseite des Filtermediumkörpers abdeckt. Der Bypasskanal ist vorzugsweise unmittelbar an der axialen Stirnseite des Filtermediumkörpers entlanggeführt und erstreckt sich insbesondere in Radialrichtung. Der Bypasskanal kann gegebenenfalls als einteilig ausgebildeter Kanal an der Endscheibe angeordnet sein, beispielsweise befestigt sein, oder einteilig mit der Endscheibe ausgeführt sein. Der Bypasskanal ist vorzugsweise an dem dem innen liegenden Strömungsraum im Ringfilterelement zugewandten Endbereich geschlossen ausgebildet und trägt in diesem Endbereich das Bypassventil. Die gegenüberliegende, radial nach außen gerichtete Seite des Bypasskanals ist dagegen vorzugsweise offen ausgebildet, so dass Fluid, das über das Bypassventil in den Bypasskanal gelangt, radial von der Roh- zur Reinseite unter Umgehung des Filtermediumkörpers geführt wird und an der offenen Seite des Bypasskanals austreten kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Bypassventil an dem Bypasskanal gehalten und auf der dem Filtermediumkörper zugewandten Seite des Bypasskanals angeordnet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung überbrückt der Bypasskanal in Radialrichtung den Filtermediumkörper, so dass die gegenüberliegenden Enden des Bypasskanals radial innerhalb und radial außerhalb des Filtermediumkörpers liegen.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Bypassventil und/oder der Bypasskanal axial zwischen der Stirnseite des Filtermediumkörpers und einem Dichtring angeordnet, der sich mit größerem axialem Abstand zur Stirnseite des Filtermediumkörpers als das Bypassventil befindet. Der Dichtring ist insbesondere an einem axial verlängerten, insbesondere rohförmigen Abschnitt der Endscheibe angeordnet und trennt die Roh- von der Reinseite. Ein derartiger, bevorzugter rohrförmiger Abschnitt kann einen Durchmesser aufweisen, der etwa dem Durchmesser einer Einhüllenden, die an die innen liegende Rohseite des Filtermediumkörpers gelegt und axial verlängert ist, entspricht. Jedenfalls ist es bevorzugt, wenn der Abschnitt einen Durchmesser hat, der gleich oder kleiner ist als die Einhüllende der außen liegenden Reinseite des Filtermediumkörpers.
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Das Bypassventil kann gegebenenfalls axial teilweise in den innen liegenden Strömungsraum im Filterelement hineinragen. Es kann vorteilhaft sein, dass der Bypasskanal sowie der Trägerabschnitt, welcher Träger des Dichtringes ist, einteilig mit der Endscheibe ausgebildet sind, wobei der Trägerabschnitt des Dichtringes vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist und eine radial nach außen offene Aufnahmenut zur Aufnahme des Dichtringes aufweisen kann.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelementes, wobei eine Wand des Filtergehäuses gegebenenfalls eine Wandung des Bypasskanals bilden kann. Der Bypasskanal ist vorteilhafterweise zum einen von der Endscheibe und zum anderen von dem Bauteil des Filtergehäuses begrenzt. Der Dichtring zur Trennung von Roh- und Reinseite liegt vorzugsweise an einem verlängerten Trägerabschnitt der Endscheibe an und drückt gegen das Bauteil des Filtergehäuses, das auch eine Wandung des Bypasskanals bildet.
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Die Filtereinrichtung wird vorzugsweise zur Separation des Öl-Luft-Gemisches aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Dabei wird bevorzugt Öl, insbesondere in Form von Öltröpfchen oder Ölnebel aus dem Kurbelgehäusegasstrom (Blow-By-Gas-Strom) abgeschieden. In diesem Fall dient die Filtereinrichtung bevorzugt nicht im engeren Sinne als Filtereinrichtung, welche Partikel beim Durchströmen des Filtermediums separiert, wobei diese in dem Filtermedium ein- oder angelagert werden, sondern vielmehr als Abscheideeinrichtung, insbesondere als Koaleszenzabscheider, bei welchem die in Form von Flüssigkeitströpfchen, Nebel oder Aerosol vorliegende Flüssigkeit im Filtermedium bzw. Abscheidemedium aufgehalten, zu größeren Tröpfchen zusammengeführt und dann aus dem Abscheidemedium bevorzugt zu einer Drainage-Öffnung abgeführt wird.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt längs durch eine Filtereinrichtung mit einem hohlzylindrischen Ringfilterelement, an dessen einer Stirnseite sich ein Bypassventil befindet;
- 2 eine vergrößerte Darstellung aus dem Bereich mit dem Bypassventil.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die in 1 im Schnitt dargestellte Filtereinrichtung 1 wird beispielsweise zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem Luftstrom eingesetzt, bei dem es sich um die Kurbelgehäusegase aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine handeln kann. Die Filtereinrichtung 1 weist ein Filtergehäuse 2 auf, in das ein Ringfilterelement 3 eingesetzt ist. Das Ringfilterelement 3 ist hohlzylindrisch ausgebildet und umfasst einen Filtermediumkörper 4 aus einem Filtermaterial, der wie mit den durchgezogenen Pfeilen dargestellt radial von innen nach außen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Der innen liegende Strömungsraum im hohlzylindrischen Filtermediumkörper 4 bildet demnach den Rohraum, die innen liegende Mantelfläche die Rohseite des Filtermediumkörpers und die außen liegende Mantelfläche die Reinseite des Filtermediumkörpers. Der innen liegende Strömungsraum ist von einem Stützgitter 5 aus einem Kunststoffmaterial ausgekleidet.
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Das Ringfilterelement 3 weist die Längsachse 6 auf, bezogen auf die der Filtermediumkörper 4 in Radialrichtung von innen nach außen durchströmt wird. Die Stirnseiten 7 und 8 des Filtermediumkörpers 4 sind von jeweils einer Endscheibe 9 bzw. 10 strömungsdicht abgedeckt, wobei die in 1 unten liegende Endscheibe 9 offen ausgeführt ist und bevorzugt eine zentrale Öffnung aufweist, über die das ungereinigte Rohfluid aus einem Einströmraum 11 im Filtergehäuse 2 zugeführt wird. Die oben liegende Endscheibe 10 ist dagegen durchgehend, d. h. geschlossen, ausgebildet, so dass der innen liegende Strömungsraum im Filtermediumkörper 4 nach oben strömungsdicht abgeschlossen ist.
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Nach der Durchströmung des Filtermediumkörpers 4 befindet sich das gereinigte Fluid in einem ringförmigen Sammelraum 12, der radial nach innen von der äußeren Mantelfläche des Filtermediumkörpers und radial nach außen von dem Filtergehäuse 2 begrenzt ist. Aus dem ringförmigen Sammelraum 12 kann das gereinigte Fluid wie mit den Pfeilen angegeben über ein Druckregelventil 13 axial nach unten in Richtung eines Abströmraums 14 im Filtergehäuse 2 abströmen.
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Die obere Endscheibe
10 ist bevorzugt über ein Dichtungselement
15 gegenüber einem Gehäusedeckel
16 strömungsdicht abgedichtet. Der Gehäusedeckel
16 ist über ein weiteres Dichtungselement
17 strömungsdicht mit dem Filtergehäuse
2 verbunden. Die Dichtungselemente
15 und
17 sind bevorzugt ausgeführt wie in der
DE 10 2016 005 358 beschrieben.
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Wie 1 in Verbindung mit 2 zu entnehmen, befindet sich im Bereich der Anströmseite, die benachbart zur unten liegenden Stirnseite 7 des Filtermediumkörpers 4 liegt, eine Bypassanordnung mit einem Bypassventil 18 und einem Bypasskanal 19. Das Bypassventil 18 befindet sich axial in Höhe der Stirnseite 7 und ragt bevorzugt teilweise axial in den innen liegenden, durch den Filtermedienkörper begrenzten Strömungsraum hinein, wobei ein weiterer Teil des Bypassventils 18 sich bevorzugt axial außerhalb des innen liegenden Strömungsraums, d. h. außerhalb der axialen Erstreckung des Filtermediumkörpers 4 befindet. In Radialrichtung gesehen liegt das Bypassventil 18 mit radialem Abstand zur innen liegenden Mantelfläche - der Rohseite - des Filtermediumkörpers 4.
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Das Bypassventil 18 ist an der Endscheibe 9 angeordnet und in eine Ausnehmung eingeknüpft, die in einen radial nach innen einragenden Abschnitt der Endscheibe 9 eingebracht ist und bevorzugt den Bypasskanal 19 zumindest mitbildet. Das Bypassventil 18 befindet sich bei regulären Strömungsverhältnissen - solange der Differenzdruck zwischen Roh- und Reinseite einen Schwellenwert nicht überschreitet - in einer Sperrposition, in der ein Überströmen unmittelbar von der Roh- zur Reinseite verhindert ist. Mit dem Überschreiten des Druckschwellenwertes gelangt das Bypassventil 18 in eine Öffnungsposition, in der das ungereinigte Fluid von der Rohseite direkt über den Bypasskanal 19 zur Reinseite gemäß dem gestrichelten Pfeil gelangt.
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Der Bypasskanal 19 verläuft in Radialrichtung und erstreckt sich entlang der Stirnseite 7 des Filtermediumkörpers 4. Die Wandungen des Bypasskanals 19 werden zum einen von der Endscheibe 9 und zum anderen von einem Gehäuseabschnitt 2a des Filtergehäuses 2 gebildet. Das Bypassventil 18 befindet sich bevorzugt axial in Höhe des Scheibenabschnittes, der unmittelbar an der Stirnseite 7 des Filtermediumkörpers 4 liegt. Die Öffnung des Bypassventils 18 ist bevorzugt dem innen liegenden Strömungsraum im Filtermediumkörper 4 zugewandt.
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In Radialrichtung erstreckt sich der Bypasskanal 19 entlang der Wandung des Filtermediumkörpers 4 und ragt radial nach innen mit Abstand zur Rohseite des Filtermediumkörpers 4 sowie radial nach außen ebenfalls mit Abstand zur Reinseite des Filtermediumkörpers 4. Der radial innen liegende Endabschnitt des Bypasskanals 19 ist geschlossen ausgeführt und wird von der Endscheibe 9 gebildet. Der radial außen liegende Endbereich des Bypasskanals 19 ist offen ausgebildet und wird wie bereits beschrieben zum einen von der Endscheibe 9 und zum anderen von einem Gehäuseabschnitt 2a des Filtergehäuses 2 gebildet. Daraus wird ersichtlich, dass die Endscheibe 9 bevorzugt einen Bypasskanal oder einen Bypasskanalabschnitt umfasst.
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An den radial innen liegenden Endbereich der Endscheibe 9 schließt sich ein Trägerabschnitt 9a an, der einteilig mit der Endscheibe 9 ausgebildet ist und eine radial nach außen offene Aufnahmenut mit einem darin eingesetzten Dichtring 20 aufweist, welcher radial dichtend an einer Seitenwand des Gehäuseabschnittes 2a anliegt. In Achsrichtung ist der Dichtring 20 zur Endscheibe 9 sowie zum Bypassventil 18 beabstandet. Über den Dichtring 20 ist eine strömungsdichte Verbindung zwischen der Endscheibe 9 und dem Filtergehäuse 2 gewährleistet. Wie in 1 und 2 erkennbar, ist der in der Endscheibe 9 ausgebildete Abschnitt des Bypasskanals 19 und die durch den Dichtring 20 bereitgestellte Radialdichtung wie bevorzugt an einem rohrförmigen Abschnitt angeordnet, der mit der Endscheibe 9 bevorzugt einstückig ausgebildet ist und sich insbesondere in Fortsetzung des innen liegenden Strömungsraums vom Filtermediumkörper 4 weg erstreckt. Der Abschnitt weist wie bevorzugt einen Durchmesser auf, der etwa dem Durchmesser des Stürtzgitters 5 bzw. allgemeiner einer Einhüllenden, die an die innen liegende Rohseite des Filtermediumkörpers 4 gelegt und axial verlängert ist, entspricht.
