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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtergehäuse. Außerdem betrifft die Erfindung einen Zwischenboden zum Einbringen zwischen einem Filtermodul und einem Filtergehäuse. Bei dem Filtermodul handelt es sich insbesondere um ein Filtermodul zum Filtern von Flüssigkeiten eines Kraftfahrzeugs, besonders vorteilhaft um Kraftstoffe und/oder Harnstofflösungen zu filtern. Im Rahmen dieser Erfindung werden die Begriffe aufweisen und umfassen synonym verwendet.
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Aus dem Stand der Technik sind Filtermodule bekannt. Solche Filtermodule werden in Fahrzeugen oftmals verwendet, um Harnstofflösungen zu filtern, die in Fahrzeugen benötigt werden, um die Stickoxidemission zu reduzieren. Allerdings können Harnstofflösungen bei tiefen Temperaturen gefrieren und dadurch Eisdruckschäden im Filtermodul verursachen. Daher ist bei Fahrzeugen vorgesehen, dass das gesamte System zum Einspritzen von Harnstofflösungen im Stillstand des Fahrzeugs entleert wird. Dazu muss eine Pumpenrichtung umgekehrt werden, um den gesamten im System vorhandenen Vorrat an Harnstofflösungen zurück in einen Tank zu pumpen, in dem die Harnstofflösung bevorratet ist und aus dem im normalen Betrieb die Harnstofflösung zum Einspritzen in das Abgassystem des Fahrzeugs entnommen wird.
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Ein Umkehren der Pumpenrichtung kann jedoch dazu führen, dass an dem Filtermodul anhaftende Schmutzpartikel gelöst werden und somit zu der Pumpe gezogen werden. Dies kann einerseits zu Verstopfungen und/oder Verschmutzungen der Leitungen, andererseits zum Defekt der Pumpe führen. Der Stand der Technik kennt daher Filtermodule mit Rückflussfunktion, um diese Problematik zu vermeiden. Ein solches Filtermodul ist beispielsweise in der
DE 10 2014 013 852 A1 beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäße Filtergehäuse oder den erfindungsgemäßen Zwischenboden ist eine Rückflussfunktionalität aus dem Filtermodul ausgelagert und in dem Filtergehäuse oder dem Zwischenboden realisiert. Somit ist das Filtermodul einfach und aufwandsarm herstellbar. Insbesondere kann das Filtermodul analog zu herkömmlichen Filtermodulen ohne Rückschlagfunktion gefertigt werden. Außerdem ist ein Austausch des Filtermoduls einfach und kostengünstig möglich. Gleichzeitig ist in jedem Fall sichergestellt, dass eine Rückschlagfunktionalität vorhanden ist, das bedeutet, dass ein Umkehren der Pumprichtung einen Fluidfluss durch das Filtermodul vermeidet, wodurch sich keinerlei Partikel von dem Filtermodul lösen können.
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Das erfindungsgemäße Filtergehäuse umfasst eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Filtermoduls eines Fahrzeugs. Das Filtermodul ist insbesondere Teil eines Flüssigkeitsfilters eines Fahrzeugs und dient somit zum Filtern von Flüssigkeiten. Insbesondere ist das Filtermodul ausgebildet zum Filtern von Kraftstoffen und/oder wässrigen Harnstofflösungen. Die Aufnahme erstreckt sich entlang einer Längsachse des Filtergehäuses, wobei die Längsachse diejenige Achse des Filtergehäuses ist, entlang derer das Filtergehäuse eine größte Erstreckung aufweist. Das Filtermodul ist somit vorteilhafterweise entlang der Längsachse in die Aufnahme einsteckbar. Das Filtergehäuse weist außerdem einen Einlass sowie einen Auslass auf. Der Einlass dient zum Zuführen von ungefiltertem Fluid zu einer Rohseite des Filtermoduls, während der Auslass zum Abführen von gefiltertem Fluid von einer Reinseite des Filtermoduls dient. Ebenso weist das Filtergehäuse eine Durchlassöffnung und eine Bypassöffnung auf. Die Durchlassöffnung dient zum Herstellen einer Fluidkommunikation zwischen dem Auslass des Filtergehäuses und der Reinseite des Filtermoduls. Die Bypassöffnung dient zum Herstellen einer Fluidkommunikation zwischen dem Auslass des Filtergehäuses und der Rohseite des Filtermoduls. Die Durchlassöffnung muss somit von dem Fluid durchlaufen werden, wenn dieses nach dem Filtern durch das Filtermodul von dem Filtermodul zu dem Filtergehäuse transportiert werden soll. Die Bypassöffnung stellt eine Verbindung von Rohseite des Filtermoduls und Auslass des Filtergehäuses her, sodass Fluid unter Umgehung des Filtermoduls zu dem Auslass gelangen kann. Dabei sind ein erstes Rückschlagelement und ein zweites Rückschlagelement vorgesehen, wobei mit dem ersten Rückschlagelement die Durchlassöffnung wahlweise verschließbar ist, während mit dem zweiten Rückschlagelement die Bypassöffnung wahlweise verschließbar ist. Somit kann verhindert werden, dass Fluid ungewollt durch die Durchlassöffnung und die Bypassöffnung gelangen kann. Das erste Rückschlagelement sperrt einen Fluidstrom von dem Auslass des Filtergehäuses zu der Reinseite des Filtermoduls. Gleichzeitig sperrt das zweite Rückschlagelement einen Fluidstrom von der Rohseite des Filtermoduls zu dem Auslass des Filtergehäuses. Durch das zweite Rückschlagelement wird somit verhindert, dass Fluid durch die Bypassöffnung von der Rohseite zu dem Auslass gelangen kann, was in Umgehung des Filtermoduls resultieren würde. Somit ist durch das zweite Rückschlagelement verhindert, dass Fluid ungefiltert zu dem Auslass des Filtergehäuses gelangen kann.
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Durch das erste Rückschlagelement ist außerdem verhindert, dass Fluid, das bereits gefiltert wurde, zurück zu dem Filtermodul gelangen kann. Auf diese Weise lassen sich zwei unterschiedliche Pfade durch das Filtergehäuse realisieren. Zum einen kann ein Normalbetrieb realisiert sein, in dem Fluid von dem Einlass zu der Rohseite des Filtermoduls gelangt, von dem Filtermodul gefiltert wird und dann von der Reinseite des Filtermoduls zu dem Auslass des Filtergehäuses transportiert wird. Dies erfolgt bei einer Fluidströmung von dem Einlass zu dem Auslass. Wird jedoch die Fluidströmung umgedreht, insbesondere um ein fluidführendes System von dem Fluid zu befreien, so wird das Fluid von dem Auslass zu dem Einlass transportiert. In diesem Fall verläuft ein Fluidstrom von dem Auslass nicht zu der Reinseite des Filtermoduls sondern über die Bypassöffnung zu der Rohseite des Filtermoduls. Somit ist insbesondere verhindert, dass ein Rückfluss durch das Filtermodul selbst stattfindet, was zu einem Lösen von an dem Filtermodul anhaftenden Partikeln führen würde. Die Partikel, die ursprünglich durch das Filtermodul ausgefiltert wurden, können somit nicht aus dem Filtermodul gelöst werden und können daher keine mit dem Einlass verbundenen weiteren Komponenten beschädigen oder entsprechende Rohrleitungen verstopfen.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen Zwischenboden zum Einbringen zwischen einem Filtermodul und einem Filtergehäuse. Das Filtermodul ist in eine Aufnahme des Filtergehäuses einsetzbar. Wiederum ist bevorzugt vorgesehen, dass das Filtergehäuse sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei die Längsachse eine solche Achse ist, entlang derer das Filtergehäuse eine größte Erstreckung aufweist. Das Einsetzen des Filtermoduls in das Filtergehäuse erfolgt insbesondere entlang der Längsachse. Der Zwischenboden weist eine Durchlassöffnung zum Herstellen einer Fluidkommunikation zwischen einem Auslass des Filtergehäuses und einer Reinseite des Filtermoduls auf. Ebenso weist der Zwischenboden eine Bypassöffnung auf, die zum Herstellen einer Fluidkommunikation zwischen dem Auslass des Filtergehäuses und einer Rohseite des Filtermoduls dient. Zusätzlich weist der Zwischenboden ein erstes Rückschlagelement zum wahlweisen Verschließen der Durchlassöffnung und ein zweites Rückschlagelement zum wahlweisen Verschließen der Bypassöffnung auf. Das erste Rückschlagelement erlaubt ein Sperren des Fluidstroms von dem Auslass des Filtergehäuses zu der Reinseite des Filtermoduls, während das zweite Rückschlagelement ein Sperren eines Fluidstroms von der Rohseite des Filtermoduls zu dem Auslass des Filtergehäuses ermöglicht. Somit lässt sich dasselbe Resultat erzielen wie zuvor mit Bezug auf das Filtergehäuse beschrieben. Allerdings sind die hierzu notwendigen Komponenten nicht in dem Filtergehäuse selbst integriert, sondern herausnehmbar in einem Zwischenboden angeordnet. Dies ermöglicht, dass die Rückflussfunktionalität wie zuvor beschrieben bei vorhandenen Filtergehäusen nachgerüstet werden kann. Somit kann auch bei vorhandenen Filtergehäusen sichergestellt werden, dass ein Rückfluss nicht durch das Filtermodul verläuft sondern durch eine entsprechend angeordnete Bypassöffnung.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Filtergehäuse oder der Zwischenboden einen Anschlag aufweisen. Der Anschlag dient zum Anliegen an dem Filtermodul, wenn das Filtermodul in das Filtergehäuse eingesetzt ist. Der Anschlag weist zumindest eine Bypassverbindung auf. Die Bypassverbindung dient zum Verbinden der Rohseite des Filtermoduls mit der Bypassöffnung zur Fluidkommunikation, da Rohseite und Bypassöffnung ansonsten durch den Anschlag getrennt wären. Durch den Anschlag kann eine herkömmliche Endkappe des Filtermoduls verwendet werden, sodass eine spezielle Auslegung der Endkappe bezüglich des Filtergehäuses nicht notwendig ist.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Aufnahme zum Aufnehmen des Filtermoduls hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Das Filtermodul ist somit bevorzugt zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Hohlzylinderform entlang der Längsachse ausgebildet, sodass die Längsachse eine Mittelachse des Hohlzylinders darstellt. Durch die Hohlzylinderform ist somit eine axiale Richtung, das bedeutet eine Richtung parallel zu der Längsachse, sowie eine radiale Richtung, das bedeutet eine Richtung senkrecht zu der Längsachse, definiert. Ebenso ist eine Umfangsrichtung definiert, die sich entlang einer Außenwand der Hohlzylinderform erstreckt, was bedeutet, dass die Umfangsrichtung rund um die Längsachse verläuft. Der Zwischenboden ist somit ebenfalls vorteilhafterweise zylinderförmig ausgebildet, da dieser, wie auch das Filtermodul, innerhalb der Aufnahme angeordnet ist. Durch die Hohlzylinderform des Filtergehäuses oder die Zylinderform des Zwischenbodens lässt sich eine Stirnseite definieren, die senkrecht zu der Längsachse orientiert ist. Auf dieser Stirnseite sind die Durchlassöffnung und die Bypassöffnung angeordnet. Der Anschlag verläuft vorteilhafterweise in Umfangsrichtung während die Bypassverbindungen in dem Anschlag in Radialrichtungen verlaufen. Die Durchlassöffnung verläuft vorteilhafterweise in axialer Richtung. Auf diese Weise lässt sich das gefilterte Fluid, das von dem Auslass zu der Rohseite geführt werden soll, radial nach außen transportieren, indem das Fluid von der Bypassöffnung radial nach außen durch die Bypassverbindungen verläuft. Die Bypassverbindungen münden vorteilhafterweise in einem Zwischenraum, der nach dem Einsetzen des Filtermoduls in die Aufnahme nicht von dem Filtermodul belegt ist. Insbesondere ist besagter Zwischenbereich radial außerhalb des Filtermoduls gelegen. Somit ist das Fluid durch die Bypassöffnung und insbesondere die Bypassverbindung zu der Rohseite des Filtermoduls transportierbar. Durch das erste Rückschlagelement ist gleichzeitig sichergestellt, dass kein Fluid zu der Reinseite des Filtermoduls gelangen kann, sodass sich die Partikel innerhalb des Filtermoduls, z.B. bei einer radialen Durchströmung im Normalbetrieb von außen nach innen, von der Außenfläche des Filtermoduls nicht lösen können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen das Filtergehäuse oder der Zwischenboden einen Reinseitenverbinder auf. Der Reinseitenverbinder dient zum Verbinden von Auslass und Reinseite, wobei besagte Verbindung insbesondere nach außen hin fluiddicht abgedichtet ist. Somit ist sichergestellt, dass das Fluid nach dem Filtern durch das Filtermodul direkt zu dem Auslass gelangen kann. Ebenso kann kein Fluid, das nicht durch das Filtermodul gefiltert wurde, zu dem Auslass gelangen. Der Reinseitenverbinder umfasst somit insbesondere die Durchlassöffnung. Außerdem dient der Reinseitenverbinder vorteilhafterweise zum Trennen von Reinseite und Rohseite, wenn das Filtermodul in das Filtergehäuse eingesetzt ist oder an dem Zwischenboden anliegt. Insbesondere weist der Reinseitenverbinder ein Dichtelement auf, um fluiddicht an dem Filtermodul anzuliegen. Somit ist die beschriebene fluiddichte Verbindung von Auslass und Reinseite realisiert.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass zumindest zwei Bypassöffnungen konzentrisch um eine mittig auf der Stirnseite angeordnete Durchlassöffnung angeordnet sind. Durch das Vorsehen mehrerer Bypassöffnungen ist somit ermöglicht, dass jede einzelne Bypassöffnung kleiner als die Durchlassöffnung ausgebildet sein kann, während gleichzeitig ein selber Fluidfluss durch die Bypassöffnungen wie durch die Durchlassöffnungen ermöglicht ist. Durch eine derartige Anordnung lässt sich die Geometrie des Filtergehäuses und/oder des Zwischenbodens optimal nutzen. Wie zuvor bereits beschrieben, ist die Stirnseite vorteilhafterweise kreisförmig ausgebildet, da die Stirnseite Teil einer Zylinderform des Zwischenbodens oder einer Hohlzylinderform des Filtergehäuses ist. Durch das Vorsehen einer zentralen Durchlassöffnung und mehrerer kleinerer Bypassöffnungen ist jede Öffnung einzeln, sicher und zuverlässig abdichtbar, sodass ein Fluidstrom nur in einer gewünschten Richtung entsteht.
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Das erste Rückschlagelement und/oder das zweite Rückschlagelement sind vorteilhafterweise als Rückschlagventil ausgebildet und/oder sind aus einem elastischen Material gefertigt. Somit erfolgt ein selbstständiges Öffnen und Schließen von Bypassöffnung und Durchlassöffnung in Abhängigkeit von vorherrschenden Partialdrücken. Insbesondere wird bei einem normalen Betrieb des Filtergehäuses und/oder des Zwischenbodens Fluid von dem Einlass zu dem Auslass transportiert. Dies führt dazu, dass auf der Reinseite ein höherer Partialdruck herrscht als an dem Auslass, während auf der Rohseite ebenfalls ein höherer Partialdruck herrscht als an dem Auslass. Dies führt dazu, dass das erste Rückschlagelement geöffnet ist, während das zweite Rückschlagelement geschlossen ist. Somit ist die Bypassöffnung blockiert, während die Durchlassöffnung einen Fluidstrom erlaubt. Wird hingegen die Transportrichtung umgekehrt, so ist der Partialdruck am Auslass höher als an der Reinseite (und ggf. an der Rohseite) des Filtermoduls. Dies führt dazu, dass das erste Rückschlagelement den Fluidstrom sperrt, während das zweite Rückschlagelement einen Fluidstrom zulässt. Je nach gewählter Durchflussrichtung durch das Filtergehäuse ist somit sichergestellt, dass stets der optimale Pfad verwendet wird. So wird bei üblicher Betriebsrichtung sichergestellt, dass nur gefiltertes Fluid zu dem Auslass gelangen kann, während bei einem Rücklaufbetrieb sichergestellt ist, dass keine Partikel von dem Filtermodul gelöst werden.
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Das erste Rückschlagelement ist bevorzugt als Membranventil oder als Schirmventil oder als Schnabelventil oder als Kugelventil ausgebildet. Ebenso ist das zweite Rückschlagelement vorteilhafterweise als Membranventil oder als Schirmventil oder als Schnabelventil oder als Kugelventil ausgebildet. Bevorzugt weisen das erste Rückschlagelement und/oder das zweite Rückschlagelement eine Dichtlippe mit einem Befestigungsfuß auf. Der Befestigungsfuß hat eine pilzförmige Gestalt und kann durch eine Öffnung geführt werden, um das erste Rückschlagelement und/oder das zweite Rückschlagelement an einer gewünschten Stelle zu halten. Ebenso ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass das erste Rückschlagelement tellerförmig ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser des ersten Rückschlagelements insbesondere größer ist als ein Durchmesser der Durchlassöffnung. Das zweite Rückschlagelement ist bevorzugt ebenfalls tellerförmig ausgebildet, wobei ein Durchmesser des zweiten Rückschlagelements insbesondere größer ist als ein Durchmesser der Bypassöffnung. Besagte tellerförmig ausgebildete Elemente sind vorteilhafterweise über den zuvor beschriebenen Befestigungsfuß an dem Filtergehäuse oder dem Zwischenboden befestigt. Durch die Tellerform liegen das erste Rückschlagelement und/oder das zweite Rückschlagelement an dem Filtergehäuse oder dem Zwischenboden an. Erfolgt ein Fluidstrom in einer Richtung, in der das erste Rückschlagelement und/oder das zweite Rückschlagelement sperren sollen, so wird der jeweilige tellerförmige Bereich von dem Fluidstrom auf das Filtergehäuse oder den Zwischenboden gedrückt. Dadurch, dass der Durchmesser des ersten Rückschlagelements größer ist als der Durchmesser der Durchlassöffnung und der Durchmesser des zweiten Rückschlagelements größer ist als der Durchmesser der Bypassöffnung, kann somit keinerlei Fluid durch die Durchlassöffnung oder die Bypassöffnung gelangen. Soll hingegen ein Fluidstrom von dem ersten Rückschlagelement oder dem zweiten Rückschlagelement erlaubt werden, so muss dieser Fluidstrom das tellerförmige erste Rückschlagelement oder zweite Rückschlagelement von der Durchlassöffnung oder der Bypassöffnung abheben. Auf diese Weise ist einfach und aufwandsarm der Durchfluss durch das Filtergehäuse oder den Zwischenboden geregelt, wobei keine aufwendigen Eingriffe von außen erfolgen müssen.
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Eine Querschnittsfläche der Durchlassöffnung weicht insbesondere maximal um 15%, bevorzugt um maximal 10%, insbesondere um maximal 5% von einer Querschnittsfläche der Bypassöffnung ab. Bei mehreren Durchlassöffnungen und/oder Bypassöffnungen ist insbesondere vorgesehen, dass alle Durchlassöffnungen und/oder alle Bypassöffnungen eine gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Insbesondere beträgt die Querschnittsfläche zwischen 0,38 cm2 und 0,44 cm2 pro Bypassöffnung und/oder Durchlassöffnung. Somit ist ein Durchfluss durch das Filtergehäuse unabhängig von einer Strömungsrichtung gleichermaßen möglich. Es kann vorgesehen sein, dass die gesamte Querschnittsfläche der Durchlassöffnung bzw. der Durchlassöffnungen maximal um 15%, bevorzugt um maximal 10%, insbesondere um maximal 5% von der gesamten Querschnittsfläche der Bypassöffnung bzw. der Bypassöffnungen abweicht. Dabei ist unter der gesamten Querschnittsfläche die Summe der Querschnittsflächen der jeweiligen Öffnungstypen zu verstehen.
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Der Zwischenboden weist vorteilhafterweise außerdem einen Zusatzanschlag auf. Der Zusatzanschlag dient zum Anliegen des Zwischenbodens an dem Filtergehäuse. Der Zusatzanschlag weist außerdem eine Durchlassverbindung auf, um eine Fluidkommunikation mit dem Auslass zu ermöglichen. Ebenso wie der zuvor beschriebene Anschlag kann der Zusatzanschlag z.B. derart ausgebildet sein, dass sich dieser entlang einer Umfangsrichtung der Hohlzylinderform des Filtergehäuses erstreckt. Die Durchlassverbindung 15 kann radial innerhalb des Zusatzanschlags angebracht sein.
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Schließlich betrifft die Erfindung einen Flüssigkeitsfilter für ein Kraftfahrzeug. Der Flüssigkeitsfilter weist entweder ein Filtergehäuse wie zuvor beschrieben auf oder weist einen Zwischenboden wie zuvor beschrieben auf. Zusätzlich weist der Flüssigkeitsfilter ein Filtermodul auf. Somit erlaubt der Flüssigkeitsfilter ein sicheres und zuverlässiges Filtern von Fluiden des Fahrzeugs, insbesondere von Kraftstoffen oder wässrigen Harnstofflösungen, während gleichzeitig ein Rückflussbetrieb durch den Flüssigkeitsfilter ermöglicht ist. Bei dem Rückflussbetrieb ist sichergestellt, dass das Risiko des Lösens von Partikeln von dem Filtermodul gegenüber herkömmlichen Filtern verringert ist. Durch das zuvor beschriebene Filtergehäuse und/oder den zuvor beschriebenen Zwischenboden ist das Filtermodul selbst einfach und kostengünstig herzustellen, wodurch eine Wartung des Flüssigkeitsfilters, insbesondere ein Austausch des Filtermoduls, einfach und aufwandsarm durchgeführt werden kann.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine schematische Abbildung eines Filtergehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine weitere schematische Ansicht des Filtergehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 eine erste schematische Ansicht eines Flüssigkeitsfilters mit einem Filtergehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 eine zweite schematische Ansicht des Flüssigkeitsfilters mit dem Filtergehäuse gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5 eine schematische Ansicht des Flüssigkeitsfilters mit dem Filtergehäuse gemäß dem Ausführungsbeispiel während eines ersten Betriebsmodus,
- 6 eine schematische Ansicht des Flüssigkeitsfilters mit dem Filtergehäuse gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem zweiten Betriebsmodus,
- 7 eine weitere schematische Ansicht des Flüssigkeitsfilters mit dem Filtergehäuse gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in dem zweiten Betriebsmodus,
- 8 eine schematische Ansicht eines Zwischenbodens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 9 eine schematische Schnittansicht des Zwischenbodens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 10 eine weitere schematische Ansicht des Zwischenbodens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 11 eine schematische Ansicht des Zwischenbodens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in ein Filtergehäuse eingesetzt ist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch ein Filtergehäuse 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filtergehäuse 1 umfasst insbesondere eine Oberschale 25 und eine Unterschale 26, die zusammensetzbar sind, um das Filtergehäuse 1 zu bilden. Dabei ist vorgesehen, dass die Unterschale 26 eine Aufnahme 11 aufweist, in die ein Filtermodul 2 (vgl. 3 bis 7) einsetzbar ist. Die Aufnahme 11 ist hohlzylinderförmig oder alternativ konisch ausgebildet, wobei eine Längsachse 50 des Filtergehäuses 1 eine Mittelachse der Hohlzylinderform ist. Die Längsachse 50 stellt eine solche Achse des Filtergehäuses 1 dar, entlang derer das Filtergehäuse 1 eine größte Erstreckung aufweist. Soll ein Filtermodul 2 in die Aufnahme 11 eingesetzt werden, so erfolgt dies vorteilhafterweise durch Einstecken entlang der Längsachse 50.
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Durch die Hohlzylinderform der Aufnahme 11 des Filtergehäuses 1 sind eine Vielzahl von Richtungen definiert. So bedeutet nachfolgend die Richtungsangabe axial stets parallel zu der Längsachse 50. Die Richtungsangabe radial umfasst sämtliche Richtungen senkrecht zu der Längsachse 50. Eine Richtung in Umfangsrichtung erstreckt sich kreisförmig um die Längsachse 50. Außerdem weist das Filtergehäuse 1 eine Umfangsfläche auf, die sich um die Längsachse 50 erstreckt und die eine radiale Begrenzung der Aufnahme 11 darstellt. Des Weiteren weist das Filtergehäuse 1 eine Stirnfläche 24 auf, die senkrecht zu der Längsachse 50 orientiert ist und über die Fluid von der Aufnahme 11 zu einem Auslass 8 geleitet werden kann. Schließlich ist ein Einlass 7 vorhanden, über den Fluid zu der Aufnahme 11 geleitet werden kann.
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Das Filtergehäuse 1 ermöglicht einen Rückfluss von Fluid, wobei eine übliche Flussrichtung des Fluids von dem Einlass 7 durch das Filtermodul 2 zu dem Auslass 8 ist. In einem Rückflussbetrieb hingegen fließt das Fluid von dem Auslass 8 zu dem Einlass 7. Dabei muss sichergestellt sein, dass das Fluid nicht durch das Filtermodul 2 fließt, da in diesem Fall ansonsten Partikel, die das Filtermodul 2 ausgefiltert hat, von dem Filtermodul 2 gelöst werden könnten. Diese Partikel können einerseits Leitungen entlang des Einlasses 7 verstopfen oder mit dem Einlass 7 verbundene Komponenten beschädigen. Daher sind an der Stirnfläche 24 eine Durchlassöffnung 3 sowie eine Vielzahl von Bypassöffnungen 4 angebracht. Die Durchlassöffnung 3 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Einzelöffnungen. Die Durchlassöffnung 3 und jede Bypassöffnung 4 weist z.B. eine Querschnittsfläche zwischen 0,38 cm2 und 0,44 cm2 auf. 2 zeigt hierzu eine Ansicht aus der in 1 markierten Perspektive A. Es kann auch vorgesehen sein, dass jede Einzelöffnung der Durchlassöffnung 3 dieselbe Querschnittsfläche aufweist wie jede Bypassöffnung 4. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Summe der Querschnittsöffnungen der Einzelöffnungen der Durchlassöffnungen 3 im Wesentlichen der Summe der Querschnittsöffnungen der Bypassöffnungen entspricht.
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Es ist in den 1 und 2 gezeigt, dass die Durchlassöffnung 3 mittig auf der Stirnfläche 24 angeordnet ist, während insgesamt vier Bypassöffnungen konzentrisch um die Durchlassöffnung 3 angeordnet sind. Sowohl die Bypassöffnungen 4 als auch die Durchlassöffnung 3 verbinden den Auslass 8 mit der Aufnahme 11, sodass Fluid zwischen Auslass 8 und Aufnahme 11 sowohl durch die Bypassöffnungen 4 als auch durch die Durchlassöffnung 3 geleitet werden kann. Insbesondere erstreckt sich der Auslass 8 ausgehend von einem Hohlraum 27, wobei die Aufnahme 11 durch die Durchlassöffnung 3 und die Bypassöffnungen 4 mit dem Hohlraum 27 zur Fluidkommunikation verbunden sind.
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Ein erstes Rückschlagelement 5 ist innerhalb der Durchlassöffnung 3 angeordnet, wobei die zentrale Teilöffnung in der Durchlassöffnung 3 für Fluiddurchfluss nicht geeignet sein muss, sondern z.B. als Aufnahme bzw. Hinterschnitt für einen Haltezapfen eines Membranventils oder eines Schirmventils dienen kann. In diesem Fall wird die Fläche des Querschnitts einer solchen Öffnung nicht zur Fläche des Querschnitts der Summe aller Teilöffnungen der Durchflussöffnung 3 hinzugezählt. Das erste Rückschlagelement 5 verhindert einen Fluidfluss von dem Auslass 8 durch die Durchlassöffnung 3 zu der Aufnahme 11. Dazu ist in diesem Ausführungsbeispiel das Rückschlagelement als Rückschlagventil ausgebildet, wobei das erste Rückschlagelement 5 beispielsweise als Membranventil oder als Schirmventil oder als Schnabelventil oder als Kugelventil ausgebildet sein kann. In den Bypassöffnungen 4 ist jeweils ein zweites Rückschlagelement 6 angeordnet. Die zweiten Rückschlagelemente 6 verhindern einen Fluidfluss von der Aufnahme 11 über die Bypassöffnungen 4 zu dem Auslass 8. Auch die zweiten Rückschlagelemente 6 sind insbesondere als Rückschlagventile ausgebildet, wobei die zweiten Rückschlagelemente 6 beispielsweise als Membranventil oder als Schirmventil oder als Schnabelventil oder als Kugelventil ausgebildet sind.
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Besonders vorteilhaft weisen das erste Rückschlagelement 5 und die zweiten Rückschlagelemente 6 jeweils einen tellerförmigen Bereich auf, dessen Durchmesser größer ist als die Durchlassöffnung 3 (im Falle des ersten Rückschlagelements 5) oder der Bypassöffnungen 4 (im Falle des zweiten Rückschlagelements 6). Somit kann Fluid durch die Durchlassöffnung 3 oder die Bypassöffnungen 4 nur dann strömen, wenn der Fluidstrom derart ausgerichtet ist, dass der tellerförmige Bereich von der Durchlassöffnung 3 oder den Bypassöffnungen 4 abgehoben wird. Durch die Rückschlagelemente 5, 6 ist somit sichergestellt, dass lediglich eine einzige Möglichkeit zur Verfügung steht, wenn Fluid zwischen Auslass 8 und Aufnahme 11 transportiert werden soll. Soll das Fluid von der Aufnahme 11 zu dem Auslass 8 transportiert werden, so ist dies ausschließlich durch die Durchlassöffnung 3 möglich. Soll hingegen das Fluid von dem Auslass 8 zu der Aufnahme 11 transportiert werden, so ist dies ausschließlich durch die Bypassöffnungen 4 möglich. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass für einen Rückflussbetrieb ein anderer Strömungspfad verwendet wird als für den Normalbetrieb des Filtergehäuses 1.
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Die Stirnseite 24 weist außerdem einen Anschlag 12 auf. Der Anschlag 12 ist an einem radial äußeren Rand der Stirnseite 24 angebracht und dient zum Anliegen an dem Filtermodul 2. Ebenso weist die Stirnseite 24 einen Reinseitenverbinder 14 auf. Der Reinseitenverbinder 14 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Durchlassöffnung 3. Dabei ist vorgesehen, dass ausschließlich der Reinseitenverbinder 14 mit einer Reinseite des Filtermoduls 2 verbunden wird, sodass das gefilterte Fluid durch den Reinseitenverbinder 14 zu der Durchlassöffnung 3 gelangen kann. Um einen solchen Fluidpfad gegenüber äußeren Einflüssen abzudichten, weist der Reinseitenverbinder 14 vorteilhafterweise eine Dichtung 17 auf. Somit ist sichergestellt, dass nur gefiltertes Fluid zu dem Auslass 8 gelangen kann.
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An dem Anschlag 12 sind außerdem mehrere radial verlaufende Bypassverbindungen 13 vorhanden. Die Bypassverbindungen 13 sind insbesondere einzelne Nuten innerhalb des Anschlags 12. Besonders vorteilhaft ist jeweils eine Bypassverbindung 13 radial außerhalb jeweils einer Bypassöffnung 4 vorhanden. Dies bedeutet, dass eine Position in Umfangsrichtung von jeweils einer Bypassverbindung 13 und einer Bypassöffnung 4 identisch ist. Durch die Bypassverbindungen 13 ist Fluid, das durch die Bypassöffnungen 4 strömt, über den Anschlag 12 hinweg auch dann transportierbar, wenn an dem Anschlag 12 das Filtermodul 2 anliegt.
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Die 3 und 4 zeigen einen Flüssigkeitsfilter 23. Der Flüssigkeitsfilter 23 umfasst ein Filtergehäuse 1 wie zuvor beschrieben und wie in 1 und 2 gezeigt. Zusätzlich ist ein Filtermodul 2 in die Aufnahme 11 eingesetzt. Das Filtermodul 2 weist ein unteres Halteelement 19 sowie ein oberes Halteelement 21 auf, wobei sich zwischen dem unteren Halteelement 19 und dem oberen Halteelement 21 ein hohlzylinderförmiges oder konisches Filtermedium 20 befindet. Über eine Abdichtung 28 ist das untere Halteelement 19 radial nach außen gegenüber der Aufnahme 11 abgedichtet.
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In 4, die eine Ansicht aus der in 3 gezeigten Perspektive B darstellt, ist zur besseren Übersichtlichkeit das untere Halteelement 19 sowie das Filtermedium 20 nicht dargestellt.
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Das Filtermodul 2 weist eine Reinseite 10 auf, die sich im Inneren des von dem Filtermedium 20 umschlossenen Volumens befindet. Eine Rohseite 9 befindet sich radial außerhalb des Filtermediums 20. Das obere Halteelement 21 des Filtermoduls 2 weist eine Öffnung auf, über die die Reinseite 10 zur Fluidkommunikation mit dem Auslass 8 verbunden werden kann. In diese Öffnung greift der Reinseitenverbinder 14 ein und dichtet mit der Dichtung 17 gegenüber dem oberen Halteelement 21 ab. Somit ist ein Fluidfluss von der Reinseite 10 zu dem Auslass 8 ausschließlich über die Durchlassöffnung 3 möglich. Dieser Fall ist in 5 gezeigt.
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5 zeigt den zuvor beschriebenen und in 3 und 4 dargestellten Flüssigkeitsfilter 23 während eines normalen Betriebsmodus. In einem normalen Betriebsmodus wird der Flüssigkeitsfilter 23 derart betrieben, dass ein erster Fluidfluss 100 vorherrscht. Der erste Fluidfluss 100 ist von dem Einlass 7 zu dem Auslass 8 gerichtet. Somit gelangt das Fluid von dem Einlass 7 zu der Rohseite 9 des Filtermediums 20. Anschließend erfolgt das Filtern des Fluids durch das Filtermedium 20, wodurch das Fluid von der Rohseite 9 zu der Reinseite 10 des Filtermediums 20 gelangt.
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Von der Reinseite 10 gelangt das Fluid durch den Reinseitenverbinder 14 und die Durchlassöffnung 3 zu dem Auslass 8. Da ein Partialdruck auf der Reinseite 10 höher ist als an dem Auslass 8, öffnet das erste Rückschlagelement 5. Ein Durchfluss des ersten Fluidflusses 100 ist somit ermöglicht.
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Sollte das Fluid entlang der Rohseite 9 zu den Bypassverbindungen 13 gelangen, so ist ein Fluidfluss durch die Bypassöffnungen 4 von dem zweiten Rückschlagelement 6 blockiert. Das zweite Rückschlagelement 6 wirkt insbesondere entgegen der Wirkrichtung des ersten Rückschlagelements 5, sodass durch den höheren Partialdruck auf der Rohseite 9 als an dem Auslass 8 ein Abdichten der Bypassöffnungen 4 erfolgt. Somit kann Fluid nicht ungefiltert von der Rohseite 9 zu dem Auslass 8 gelangen.
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Ein Rückflussbetrieb des Flüssigkeitsfilters 23 ist in den 6 und 7 gezeigt. 7 stellt dabei eine Ansicht aus der Perspektive C in 6 dar. Wie bereits in 4 wurde bei der Darstellung von 7 auf das untere Halteelement 19 und das Filtermedium 20 verzichtet, um einen besseren Überblick zu erhalten.
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In dem Rückflussbetrieb strömt ein zweiter Fluidstrom 200 durch das Filtergehäuse 1 und das Filtermodul 2. Dies bedeutet, dass Fluid durch den Flüssigkeitsfilter 23 von dem Auslass 8 zu dem Einlass 7 strömt. In diesem Fall ist ein Durchströmen des Filtermediums 20 zu verhindern, um zu vermeiden, dass der Rückstrom Partikel aus dem Filtermedium 20 löst. Daher wird der zweite Fluidstrom 200 durch die Bypassöffnungen 4 und die Bypassverbindungen 13 geleitet. Dies bedeutet, dass der Fluidstrom 200 ausgehend von dem Auslass 8 durch die Bypassöffnungen 4 und die Bypassverbindungen 13 unter Umgehung des Filtermediums 20 zu der Rohseite 9 des Filtermoduls 2 gelangt. Da bei einem derartigen Fluidfluss der Partialdruck an dem Auslass 8 größer ist als an der Rohseite 9 oder der Reinseite 10 des Filtermoduls 2, ist das erste Rückschlagelement 5 geschlossen, während die zweiten Rückschlagelemente 6 geöffnet sind. Somit ist verhindert, dass Fluid zu der Reinseite 10 strömen kann und von dort in der üblichen Filterrichtung des normalen Betriebsmodus durch das Filtermedium 20 gelangen kann. Vielmehr muss das Fluid durch die Bypassöffnungen 4 und die Bypassverbindungen 13 strömen, sodass ein Auslösen von Partikeln aus dem Filtermodul 2, insbesondere aus dem Filtermedium 20, verhindert ist. Das Filtermedium kann beispielsweise als ein radial (z.B. von außen nach innen oder umgekehrt) oder axial durchströmter Wickelfilter ausgebildet sein oder als ein Sternfilter, der radial durchströmt wird. Als Material kann das Filtermedium z.B. Zellulose und/oder ein Kunststoffvlies und/oder Meltblown-Material umfassen bzw. aufweisen.
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In den 8 bis 11 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei zeigen die 8 bis 10 unterschiedliche Ansichten eines Zwischenbodens 22. 8 ist eine Aufsicht auf den Zwischenboden 22, 9 ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 8 und 10 ist eine Unteransicht des Zwischenbodens 22. Der Zwischenboden 22 ist insbesondere identisch aufgebaut wie die Stirnseite 24 des Filtergehäuses 1 wie zuvor beschrieben.
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Analog zu dem zuvor beschriebenen Filtergehäuse 1 weist der Zwischenboden 22 einen Anschlag 12 auf, an dem das Filtermodul 2 anliegen kann. Der Anschlag 12 weist eine Vielzahl von Bypassverbindungen 13 auf. Ebenso weist der Zwischenboden 22 einen Reinseitenverbinder 14 wie zuvor beschrieben auf, wobei der Reinseitenverbinder 14 eine Durchlassöffnung 3 aufweist. Die Durchlassöffnung 3 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel wiederum mehrere Einzelöffnungen. Weiterhin sind mehrere Bypassöffnungen 4 vorhanden. Analog zu dem zuvor beschriebenen Filtergehäuse 1 ist ein erstes Rückschlagelement 5 zum wahlweisen Sperren eines Fluidflusses durch die Durchlassöffnung 3 vorhanden, während über zweite Rückschlagelemente 6 ein Durchfluss von Fluid durch die Bypassöffnungen 4 wahlweise sperrbar ist.
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Der Zwischenboden 22 ist in ein Filtergehäuse 1 einsetzbar, was in 11 gezeigt ist. Das Filtergehäuse 1 ist insbesondere ein von dem Filtergehäuse separates Element und/oder ist ein Filtergehäuse gemäß dem Stand der Technik, wobei der Zwischenboden 22 sicher und zuverlässig einen Rückflussbetrieb dieses Filtergehäuses 1 ermöglicht. So wird der Zwischenboden 22 zwischen Auslass 8 und Filtermodul 2 eingebracht, wobei eine Zusatzdichtung 18 das Filtergehäuse 1 gegenüber dem Zwischenboden 22 abdichtet. Dabei liegt der Zwischenboden 22 mit einem Zusatzanschlag 16 an dem Filtergehäuse 1 an. Der Zusatzanschlag 16 erstreckt sich insbesondere in Umfangsrichtung um die Durchlassöffnung 3. Um einen Fluidfluss von der Durchlassöffnung 3 zu dem Auslass 8 sicherzustellen, weist der Zusatzanschlag 16 daher zumindest eine Durchlassverbindung 15 auf.
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Ist der Zwischenboden 22 in das Filtergehäuse 1 eingesetzt, so unterscheidet sich das Filtergehäuse 1 mit dem Filterboden 22 in funktionaler Hinsicht nicht mehr von dem zuvor beschriebenen Filtergehäuse 1. Daher sind dieselben Betriebsmodi wie zuvor beschrieben und wie in den 5 bis 7 gezeigt ermöglicht.
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Durch das erfindungsgemäße Filtergehäuse 1 wie zuvor beschrieben und/oder den erfindungsgemäßen Zwischenboden 22 wie zuvor beschrieben ist ermöglicht, dass ein Flüssigkeitsfilter 23 bereitgestellt werden kann, der eine vorteilhafte Rückflussmöglichkeit von Fluid aufweist, wobei gleichzeitig das zu verwendende Filtermodul 2 als Verschleißteil einfach und kostengünstig hergestellt ist. Der Flüssigkeitsfilter 23 erlaubt somit ein einfaches und kostengünstiges Wechseln des Filtermoduls 2, da sämtliche für die Bereitstellung der Rückflussmöglichkeit vorhandenen Verbindungen innerhalb des Filtergehäuses 1 oder innerhalb des Zwischenbodens 22 angebracht sind. Der erfindungsgemäße Zwischenboden 22 ermöglicht außerdem in vorteilhafter Weise solche Filtergehäuse 1, die keine Rückflussmöglichkeit wie zuvor beschrieben aufweisen, nachträglich mit einer solchen Rückflussmöglichkeit zu versehen. Somit lassen sich auch herkömmliche Filtergehäuse 1 mit einer derartigen Rückflussmöglichkeit nachrüsten, indem ein Zwischenboden 22 wie zuvor beschrieben eingesetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014013852 A1 [0003]
