DE102019117384B4

DE102019117384B4 - Filterelement, Anschlussstutzen und Anordnung

Info

Publication number: DE102019117384B4
Application number: DE102019117384.1A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Baumgärtner; Markus Horn
Original assignee: Argo Hytos Group AG
Current assignee: Argo Hytos Group AG
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2022-09-22
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: DE102019117384A1

Abstract

Filterelement für einen Filter umfassend wenigstens eine Anschlussscheibe (11), die wenigstens ein Filtermaterial axial begrenzt und eine Öffnung (13) mit einem zylindrischen Bereich zum lösbaren Verbinden mit wenigstens einem Anschlussstutzen (12) aufweist, wobei auf einer Innenfläche (I') der Öffnung (13) ein erstes Halteelement (14) angeordnet ist, das dazu angepasst ist, im eingebauten Zustand mit einem an dem Anschlussstutzen (12) angeordneten zweiten Halteelement (15) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken, wobei das erste Halteelement (14) einen Gewindeabschnitt (14') und wenigstens eine Aussparung (16) aufweist, die sich in Umfangsrichtung der Innenfläche (I') erstreckt, wobei- die Aussparung (16) wenigstens ein erstes Halteelement (14) in Umfangsrichtung begrenzt,- die Aussparung (16) einen Öffnungswinkel (α) bezogen auf einen Mittelpunkt auf der Mittellängsachse der Öffnung (13) aufweist,- der Öffnungswinkel (α) wenigstens 58°, wenigstens 80° oder wenigstens 97° beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite der Anschlussscheibe (11) ein erstes Dichtelement (18) zur Abdichtung des Anschlussstutzens (12) angeordnet ist, wobei der zylindrische Bereich der Öffnung (13) einen inneren Abschnitt (20) und einen äußeren Abschnitt (21) umfasst, wobei der innere Abschnitt (20) sich von der Anschlussscheibe (11) weg in Richtung des Filtermaterials erstreckt und der äußere Abschnitt (21) sich von der Anschlussscheibe (11) von dem Filtermaterial weg erstreckt derart, dass zwischen dem ersten Dichtelement (18) und dem äußeren Abschnitt (21) des zylindrischen Bereichs ein ringförmiger Spalt (22) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Anschlussstutzen und eine Anordnung.
Filterelemente sind austauschbare Komponenten für Filter in Hydrauliksystemen. Hydrauliksysteme werden beispielsweise in Fahrzeugen, Bau-, Land-, Werkzeug- oder Bearbeitungsmaschinen eingesetzt. Das in den Hydrauliksystemen verwendete Hydrauliköl wird üblicherweise filtriert. Die dabei zum Einsatz kommenden Filterelemente nehmen die Schmutzpartikel aus dem Hydrauliköl auf und müssen nach einer bestimmten Zeit ausgetauscht werden. Dabei kann es erforderlich sein, dass neue Bauserien Filter mit anderen Filtereigenschaften als die vorhergehende Serie benötigen.
Aus DE 199 35 297 A1 ist ein Filter mit einem austauschbaren Filterelement bekannt. Das Filterelement weist eine Endscheibe mit einer kreiszylindrischen Dichtung und einer Öffnung auf. Am Filtergehäuse ist ein Rohrstutzen ausgebildet. Um das Filterelement mit dem Gehäuse zu verbinden, wird das Filterelement mit der Öffnung auf den Stutzen gesteckt.
Der bekannte Filter hat den Nachteil, dass die Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Filtergehäuse durch eine Steckverbindung erfolgt. Dadurch sind unerwünschte Bewegungen in axialer Richtung möglich. Diese Bewegungen beeinflussen die Dichteigenschaft der Verbindung.
Die DE 10 2017 005 619 A1 , US 2004/0 232 064 A1 , DE 10 2011 120 680 A1 und DE 699 07 901 T2 zeigen weitere Verbindungen von Filterelementen mit einem Filterkopf auf.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2017 005 619 A1 ein Hohlfilterelement, das austauschbar in einem Filtergehäuse eines Filters angeordnet werden kann. Dazu sind an dem Hohlfilterelement und an dem Filterkopf Halte/Mitnahmeteile angeordnet. Die Endscheibe des Hohlfilterelements ist zum Filterkopf hin flächig ausgebildet.
In US 2004/0 232 064 A1 ist eine Filterkartusche offenbart, die mit einem Anschlussstutzen verbunden werden kann. Die Endscheibe weist eine Öffnung mit einem zylindrischen Abschnitt auf. Auf der Innenseite der Öffnung sind Gewindeabschnitte angeordnet, die mit Fortsätzen am Anschlussstutzen zusammenwirken, so dass die Verbindung durch eine Steck- und Drehbewegung möglich ist. Der Anschlussstutzen weist ein axiales Ende mit einem Sitz für einen O-Ring auf.
In DE 10 2011 120 680 A1 ist eine Filterelement-Endscheibe mit einem in Filterlängsrichtung nach außen vorstehenden, gewindefreien Abschnitt ausgestattet, der an dem Filterkopf anliegt. Ein Dichtelement liegt an dem gewindefreien Abschnitt der Endscheibe innen an und dichtet ein Rohrstück gegen die Endscheibe ab.
DE 699 07 901 T2 beschreibt einen Anschlussstutzen einer Filterpatrone mit einem trichterförmigen Dichtflansch, der in einer ringförmigen Vertiefung einer proximalen Endkappe einsitzt. Der Dichtflansch ist ein separates, von der Endkappe baulich getrenntes Bauteil. Der Dichtflansch liegt innenseitig an der Schrägfläche eines Basiselements abdichtend an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Filterelement anzugeben, bei dem die Verbindung des Filterelements mit dem Filtergehäuse und somit die Dichtwirkung der Verbindung verbessert ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung einen Anschlussstutzen und eine Anordnung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Blick auf

- das Filterelement durch den Gegenstand des Anspruchs 1,
- den Anschlussstutzen durch den Gegenstand des Anspruchs 13 und
- die Anordnung durch den Gegenstand des Anspruchs 23

Konkret wird die Aufgabe durch ein Filterelement für einen Filter, der wenigstens eine Anschlussscheibe umfasst, die wenigstens ein Filtermaterial axial begrenzt und eine Öffnung mit einem zylindrischen Bereich zum lösbaren Verbinden mit wenigstens einem Anschlussstutzen aufweist, gelöst. Auf einer Innenfläche der Öffnung ist ein erstes Halteelement angeordnet, das dazu angepasst ist, im eingebauten Zustand mit einem an dem Anschlussstutzen angeordneten zweiten Halteelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken. Das erste Halteelement weist hierzu einen Gewindeabschnitt und wenigstens eine Aussparung auf, die sich in Umfangsrichtung der Innenfläche erstreckt, wobei

- die Aussparung wenigstens ein erstes Halteelement in Umfangsrichtung begrenzt,
- die Aussparung einen Öffnungswinkel bezogen auf einen Mittelpunkt auf der Mittellängsachse der Öffnung aufweist und
- der Öffnungswinkel wenigstens 58°, wenigstens 80° oder wenigstens 97° beträgt.

Auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite der Anschlussscheibe ist ein erstes Dichtelement zur Abdichtung des Anschlussstutzens angeordnet. Der zylindrische Bereich der Öffnung umfasst einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt, wobei der innere Abschnitt sich von der Anschlussscheibe weg in Richtung des Filtermaterials erstreckt und der äußere Abschnitt sich von dem Filtermaterial weg erstreckt derart, dass zwischen dem ersten Dichtelement und dem äußeren Abschnitt des zylindrischen Bereichs ein ringförmiger Spalt gebildet ist.
Die Erfindung hat mehrere Vorteile. Die Aussparung des Halteelements in der Anschlussscheibe dient dazu, dass das zweite Halteelement des Anschlussstutzens bei der Montage, wenn das Filterelements auf den Anschlussstutzen angeordnet wird, an dem ersten Halteelement vorbeigeführt werden kann, so dass das zweite Halteelement auf der dem Anschlussstutzen abgewandten Seite des ersten Halteelements angeordnet ist. Anschließend kann der Anschlussstutzen um eine Rotationsachse gedreht werden. Durch die Drehbewegung wird das erste Halteelement entlang des Gewindeabschnitts geführt. Es erfolgt eine axiale Verschiebung des Filterelements, durch die das die Anschlussscheibe gegen den Anschlussstutzen gepresst wird. Dadurch ist eine lösbare fluiddichte Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Anschlussstutzen gebildet. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Steck- und Drehverbindung, insbesondere nach der Art eines Bajonettverschlusses. Des Weiteren verbessert das erste Dichtelement die Dichtwirkung der Anschlussscheibe.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Verwendung bzw. das Einsetzen von falschen Filterelementen, beispielsweise solchen Filterelementen, die einer vorhergehenden Bauserie von Filtern zuzuordnen sind, vermieden werden kann. Das Filterelement kann derart angepasst werden, dass ein Einsetzen des Filterelements in einen Filter, der für das Filterelement nicht vorgesehen ist, nicht möglich ist. Dadurch können nur die Filterelemente mit den vorgesehenen Filtereigenschaften eingesetzt werden.
Der Öffnungswinkel der Aussparung ist wie folgt definiert. Das erste Halteelement weist eine Gewindesteigung und wenigstens eine Aussparung auf, wobei die Aussparung auf eine Querschnittsebene der Öffnung ein Kreissegment projiziert und das Kreissegment einen Winkel bezogen auf die Mittellängsachse der Öffnung mit wenigstens 58°, wenigstens 80° oder wenigstens 97° aufweist.
Durch die Halteelemente ist eine definierte Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Anschlussstutzen möglich. Durch die definierte Verbindung ist das Filterelement radial und axial im Filtergehäuse fixiert. Ferner kann auf Grund der definierten Verbindung, das Filterelement nur in einen Filter eingesetzt werden, der für die vorgesehene Anwendung bzw. für das Filterelement bestimmt ist.
Ebenso ist es möglich, dass der gleiche Anschlussstutzen mit mehreren Filterelementen kompatibel ist, die jeweils unterschiedliche erste Halteelemente aufweisen.
Die Anschlussscheibe und die ersten Halteelemente sowie der Anschlussstutzen und die zweiten Halteelemente sind vorzugsweise einteilig bzw. monolithisch ausgebildet. Die Anschlussscheibe bildet eine Endscheibe, insbesondere eine offene Endscheibe, des Filterelements.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anschlussscheibe wenigstens zwei Gewindeabschnitte, wobei die wenigstens zwei Gewindeabschnitte durch wenigstens zwei Aussparungen voneinander beabstandet sind. Dabei sind die Gewindeabschnitte vorzugsweise rotationssymmetrisch angeordnet. Durch die zwei Gewindeabschnitte ist eine stabilere Verbindung möglich. Ferner ist eine gleichmäßigere Verteilung der Anpresskraftzwischen dem Filterelement und dem Anschlussstutzen möglich.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste Halteelement wenigstens einen Steg, der auf der Innenfläche der Öffnung angeordnet ist. Dabei ist der Steg Teil des Gewindeabschnitts. Ein Steg ist vorteilhaft, da dieser einfach mit der Anschlussscheibe ausformbar ist. Alternativ ist auch eine Kerbe möglich.
Weiter besonders bevorzugt weist das erste Halteelement einen Anschlag für das zweite Halteelement auf. Das ist vorteilhaft, da durch den Anschlag die Relativdrehung des ersten und des zweiten Halteelements und somit die axiale Verschiebung des Filterelements begrenzbar ist. So ist eine definierte Anpresskraft des Filterelements und des Anschlussstutzens möglich.
Es ist vorteilhaft, wenn in einer Drehrichtung vor dem Anschlag ein Rastelement angeordnet ist. Dadurch ist eine zusätzliche Fixierung der Verbindung zwischen dem Filterelement und dem Anschlussstutzen möglich. Es ist möglich, dass die Rastverbindung kraft und/oder formschlüssig ist. Es ist ferner möglich, dass das zweite Halteelement eine Rastaussparung aufweist, die mit dem Rastelement des ersten Halteelements zusammenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das erste Halteelement einen ersten Verbindungspartner für einen Bajonettverschluss.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Dichtelement trichterförmig und schließt mit der Anschlussscheibe einen Winkel zwischen mindestens 20° und maximal 80°, insbesondere 56°, ein und das erste Dichtelement bildet Teil eines Dichtbereichs, wobei der Dichtbereich wenigstens abschnittsweise entlang einer Innenfläche des ersten Dichtelements angeordnet ist. Das trichterförmige erste Dichtelemente ist vorteilhaft, da es eine Aufnahme für ein zweites Dichtelement bildet. Ferner ist es durch die Neigung des ersten Dichtelements möglich, die axiale Verschiebung und somit die Anpresskraft einzustellen.
Es ist vorteilhaft, wenn das erste Dichtelement eine elliptische oder polygonale Form aufweist. So kann das erste Dichtelement nur mit einem passend ausgebildeten zweiten Dichtelement eine fluiddichte Verbindung bilden. Anders gesagt bilden im montierten Zustand das erste und zweite Dichtelement in Umfangsrichtung einen Formschluss.
Der innere Abschnitt grenzt die Öffnung der Anschlussscheibe vom Filtermaterial ab. Zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt ist das erste Halteelement angeordnet. Vorteilhafterweise ist im Übergangsbereich des inneren und des äußeren Abschnitts der Gewindeabschnitt angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Dichtelement an der Außenumfangsfläche des äußeren Abschnitts der zylindrischen Öffnung angeordnet.
Besonders bevorzugt sind das erste Dichtelement und der äußere Abschnitt einteilig, insbesondere monolithisch, ausgebildet. Dadurch können die Herstellungskosten reduziert werden.
Damit die auf das erste Dichtelement wirkende Kraft begrenzbar ist, bildet der äußere Abschnitt der zylindrischen Öffnung einen Anstoß zur Aufnahme axialer Kräfte, insbesondere der Anpresskraft. So sind Schäden an dem ersten Dichtelement, die dessen Dichteigenschaft beeinflussen würden, reduzierbar.
Ferner wird im Rahmen der Erfindung ein Anschlussstutzen für ein Filterelement offenbart und beansprucht. Der Anschlussstutzen umfasst ein zweites Dichtelement, das einen Kragen aufweist, der sich radial auf einer Außenumfangsfläche des Anschlussstutzens erstreckt, wobei das zweite Halteelement an einer Außenumfangsfläche des Anschlussstutzens angeordnet ist und das zweite Halteelement einen Erstreckungswinkel bezogen auf einen Mittelpunkt auf der Mittellängsachse des Anschlussstutzens aufweist und der Erstreckungswinkel maximal 55°, maximal 77° oder maximal 90° beträgt. Der Kragen weist an einer der Anschlussscheibe zugewandten Kante eine Phase auf, die Teil des Dichtbereichs ist und mit dem ersten Dichtelement zusammenwirkt derart, dass der Kragen und das erste trichterförmige Dichtelement im eingebauten Zustand fluiddicht aneinander angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft den Erstreckungswinkel des Anschlussstutzens so zu wählen, dass der Erstreckungswinkel kleiner ist als der Öffnungswinkel der Aussparung des Filterelements. So ist es möglich, dass das Filterelement auf den Anschlussstutzen aufgesteckt werden kann. Der Anschlussstutzen ist derart konzipierbar, dass unterschiedliche Filterelemente beispielsweise verschiedener Bauserien mit dem Anschlussstutzen verbindbar sind und somit mit dem Filter verwendet werden können. So ist es beispielsweise möglich, ein Filterelement einer neuen Bauserie in einen Filter älterer Bauart einzubauen.
Es ist vorstellbar, dass der Anschlussstutzen wie das Filterelement austauschbar ausgebildet ist. Der Anschlussstutzen bildet auf diese Art und Weise einen Adapter für das Filterelement.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das zweite Halteelement als Steg, Zapfen oder Stift ausgebildet ist. Diese Formen sind vorteilhaft, da sie alle im Wesentlichen dazu geeignet sind mit dem ersten Halteelement der Anschlussscheibe zusammenzuwirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die zweiten Halteelemente eine Steigung in axialer Richtung des Filterelements auf, die der Steigung der ersten Halteelemente entspricht. So ist ein Lösen und Schließen der Verbindung mit geringem Widerstand möglich.
Besonders bevorzugt bildet das zweite Halteelement einen zweiten Verbindungspartner für einen Bajonettverschluss.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem Kragen und dem zweiten Halteelement wenigstens eine Störkontur angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Störkontur und dem zweiten Halteelement der maximalen Breite des ersten Halteelements entspricht. Dadurch ist eine Führung für das erste Halteelement möglich. Ferner begrenzt die Störkontur die Höhe des ersten Halteelements. Genauer ausgedrückt ist es notwendig, dass das ersten Halteelements derart axial angeordnet ist, dass sich bei der Montage das erste Halteelement nicht mit der Störkontur überschneidet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Winkel der Phase des zweiten Dichtelements im Wesentlichen dem Winkel des ersten Dichtelements entspricht. So ist eine große Kontakt- bzw. Dichtfläche für das erste Dichtelement gebildet.
Es ist vorteilhaft, wenn das zweite Dichtelement eine elliptische oder polygonale Form aufweist. So kann das zweite Dichtelement nur mit einem passend ausgebildeten ersten Dichtelement eine fluiddichte Verbindung bilden. Mit anderen Worten bilden im montierten Zustand das erste und zweite Dichtelement in Umfangsrichtung einen Formschluss.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kragen eine Stufe, die im eingebauten Zustand mit dem Anstoß des Filterelements zusammenwirkt. Die Stufe bildet eine zusätzliche kreisrunde Zentrierung für das Filterelement, insbesondere für die Anschlussscheibe des Filterelements. Weiter können durch den Anstoß und die Stufe die auf die Dichtlippe wirkenden axialen Kräfte begrenzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein drittes Halteelement an einem der Anschlussscheibe abgewandten axialen Ende des Anschlussstutzens angeordnet und dazu ausgebildet mit einem vierten Halteelement eine lösbare Verbindung zu bilden. Dadurch ist der Anschlussstutzen mit dem Filter, insbesondere mit dem Filtergehäuse, verbindbar.
Ferner wird im Rahmen der Erfindung eine Anordnung offenbart und beansprucht, bei der der Anschlussstutzen wenigstens ein zweites Halteelement und das Filterelement wenigstens ein erstes Halteelement aufweist, die jeweils derart dimensioniert sind, dass der Anschlussstutzen in die Öffnung der Anschlussscheibe des Filterelements einführbar ist und der Anschlussstutzen durch eine Drehbewegung mit dem Filterelement in axialer Richtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig lösbar verbindbar ist, wobei im montierten Zustand das erste Dichtelement der Anschlussscheibe gegen das zweite Dichtelement des Anschlussstutzens angepresst ist, so dass im Dichtbereich eine fluiddichte Verbindung gebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:

1 einen Schnitt durch ein Filterelement und einen Anschlussstutzen nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im eingebauten Zustand;
2 einen perspektivischen Schnitt durch die Anschlussscheibe gemäß 1;
3 eine Explosionsansicht des Anschlussstutzens und der Anschlussscheibe gemäß 1;
4 eine Unteransicht und eine Seitenansicht der Anschlussscheibe und des Anschlussstutzens gemäß 1 im teilmontierten Zustand;
5 einen Schnitt durch einen Filter mit dem Filterelement gemäß 1; und
6 eine weitere Explosionsansicht eines Anschlussstutzens und einer Anschlussscheibe nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

In der 1 ist ein Filterelement 10 und ein Anschlussstutzen 12 im eingebauten Zustand in einem Filtergehäuse dargestellt. 1 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus 5, in der der gesamte Filter dargestellt ist.
Das Filterelement 10 umfasst eine Anschlussscheibe 11, die das Filtermaterial axial begrenzt. Die Anschlussscheibe 11 umfasst eine Kreisscheibe. Die Anschlussscheibe 11 ist als eine offene Endscheibe ausgebildet. In der Anschlussscheibe 11 ist eine Öffnung 13 konzentrisch angeordnet.
Die Öffnung 13 weist einen zylindrischen Bereich mit einem inneren Abschnitt 20 und einem äußeren Abschnitt 21 auf. Der inneren Abschnitt 20 erstreckt sich in Richtung des Filtermaterials und der äußere Anschnitt 21 erstreckt sich in die entgegengesetzte Richtung. Das offene Ende des äußeren Abschnitts des zylindrischen Bereichs der Öffnung 13 bildet einen Anstoß 26. Im Übergangsbereich des inneren und des äußeren Abschnitts 20, 21 ist ein erstes Halteelement 14 angeordnet. Das erste Halteelement 14 umfasst zwei Gewindeabschnitte 14'. Die Gewindeabschnitte 14' sind durch zwei Aussparungen 16 voneinander getrennt bzw. beabstandet. Alternativ sind weitere Gewindeabschnitte 14', beispielsweise drei oder vier Gewindeabschnitte, die durch Aussparungen 16 voneinander beabstandet sind, möglich.
Die Aussparungen 16 weisen einen Öffnungswinkel α auf. Der Öffnungswinkel α ist folgendermaßen definiert. Die Aussparung 16 projiziert auf eine Querschnittsebene der Öffnung 13 ein Kreissegment. Das Kreissegment weist einen Öffnungswinkel α bezogen auf die Mittellängsachse der Öffnung 13 auf. Der Öffnungswinkel α beträgt 58°. Alternativ kann der Öffnungswinkel α beispielsweise 80° oder 97° betragen. Der Öffnungswinkel α kann 58° bis 120°, insbesondere 70° bis 110°, insbesondere 80° bis 100° betragen. Der Öffnungswinkel α ist in 4 dargestellt.
Auf der Außenumfangsfläche des äußeren Abschnitts 21 ist ein trichterförmiges Dichtelement 18 angeordnet. Das Dichtelement 18 erstreckt sich auf dem gesamten Umfang des äußeren Abschnitts 21. Es ist auch vorstellbar, dass das Dichtelement 18 auf der Kreisscheibe angeordnet ist. Das Dichtelement 18 schließt mit der Kreisscheibe einen Winkel γ von 56° ein. Alternativ sind Winkel von mindestens 20 und maximal 80° möglich.
Das Filterelement ist durch einen Anschlussstutzen 12 mit dem Filtergehäuse verbunden. Der Anschlussstutzen 12 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Anschlussstutzen 12 weist ein zweites Dichtelement 24 auf. Das zweite Dichtelement 24 ist als ein Kragen 24' ausgebildet. Der Kragen 24' erstreckt sich auf dem Umfang der Außenfläche des Anschlussstutzens 12 und ist zwischen dessen axialen Enden angeordnet. Der Kragen 24' weist an der im montierten Zustand dem Filterelement 10 zugewandten Seite eine Phase 25 auf. Im eingebauten Zustand liegt die Phase 25 an der Innenseite des trichterförmigen ersten Dichtelements 18 an. Der Bereich, in dem das erste und zweite Dichtelement 18, 24 miteinander in Kontakt stehen, ist der Dichtbereich 19. Das erste Dichtelement 18 ragt nicht über das zweite Dichtelement 24 hinaus.
Der Kragen 24 weist auf der dem Filterelement 10 zugewandten Seite eine Stufe 26 auf. Im eingebauten Zustand liegt der Kragen 24' mit der Stufe flächig auf dem Anstoß 23 auf. Durch den Anstoß 23 und die Stufe 26 sind die auf das erste Dichtelement 18 wirkenden axialen Kräfte begrenzbar.
An einem axialen Ende weist der Anschlussstutzen 12 dritte Halteelemente 27 auf. Die dritten Halteelemente 27 umfassen Rasthaken. Die Rasthaken sind durch Einkerbungen voneinander beabstandet. Der Anschlussstutzen 12 ist durch die Rasthaken mit dem Filtergehäuse verbunden oder verbindbar. Zwischen den Rasthaken und dem Kragen 24' weist der Anschlussstutzen 12 eine Nut, insbesondere eine Ringnut, für eine Dichtung auf.
Zwischen dem Kragen 24' und dem der Rasthaken gegenüberliegenden axialen Ende des Anschlussstutzens 12 sind zweite Halteelemente 15 angeordnet. Die zweiten Halteelemente 15 umfassen zwei Stege mit einer Gewindesteigung. Die Stege sind rotationssymmetrisch angeordnet. Andere Formen für die zweiten Haltelemente 15 wie beispielsweise Zapfen oder Stifte sind denkbar. Ferner sind mehr als zwei Stege denkbar. Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der ersten Halteelemente 14 der Anzahl der zweiten Halteelemente 15. Die Stege weisen einen Erstreckungswinkel β auf. Der Erstreckungswinkel β beträgt 55°. Alternativ kann der Erstreckungswinkel β 77° oder 90° betragen. Der Erstreckungswinkel β kann ferner 0° bis 120°, insbesondere 10° bis 110°, insbesondere 20° bis 100°, insbesondere 30° bis 90°, insbesondere 40° bis 80°, insbesondere 50° bis 70°, betragen. Der Erstreckungswinkel β ist in 4 dargestellt. Der Erstreckungswinkel β ist vorteilhafterweise kleiner als der Öffnungswinkel oder Aussparung 16.
Das Filterelement 10 ist durch eine Steck und eine Drehbewegung mit dem Anschlussstutzen 12 und somit mit dem Filtergehäuse verbindbar. Dabei wird das zweite Halteelement 15 des Anschlussstutzens 12 bei der Montage, wenn das Filterelements 10 auf den Anschlussstutzen 12 angeordnet wird, durch die Aussparung 16 des ersten Halteelements 14 geführt, so dass das zweite Halteelement 15 auf der dem Anschlussstutzen 12 abgewandten Seite des ersten Halteelements 14 angeordnet ist. Anschließend wird das Filterelement 10 um die Mittellängssachse gedreht. Durch die Drehbewegung wird das zweite Halteelement 15 entlang des Gewindeabschnitts 14' geführt. Dadurch erfolgt eine axiale Verschiebung des Filterelements 10. Durch die axiale Verschiebung des Filterelements 10 werden die Anschlussscheibe 11 und der Anschlussstutzen 12 aneinandergepresst. Die beschriebene Verbindung ist somit ein lösbare und fluiddichte Verbindung. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Steck und Drehverbindung. Soll das Filterelement 10 ausgetauscht werden, wird die Verbindung zunächst durch Drehen gelöst. Anschließend kann das Filterelement 10 herausgezogen werden und ein neues Filterelement 10 wie oben beschrieben montiert werden.
Die Anpresskraft hängt von der axialen Verschiebung des Filterelements 10 ab. Die axiale Verschiebung des Filterelements 10 wiederum hängt von verschiedenen Paramenten ab. Diese Parameter umfassen den Abstand zwischen dem ersten Halteelement 14 und dem ersten Dichtelement 18, die Gewindesteigung des Gewindeabschnitts 14' des ersten Halteelements 14, die Länge und die axiale Lage des Gewindeabschnitts 14' sowie den Winkel γ, der zwischen dem ersten Dichtelement 18 und der Kreisscheibe der Anschlussscheibe 11 aufgespannt ist. Durch das Verändern eines oder mehrerer der oben genannten Parameter ist die axiale Verschiebung des Filterelements 10 und somit die Anpresskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtelement 18, 24 einstellbar bzw. begrenzbar. Dadurch ist beispielsweise auch möglich, Filterelemente oder Filter dahingehend anzupassen, dass die Filterelemente einer neuen Generation mit einer älteren Generation kompatibel sind, aber nicht umgekehrt.
2 zeigt die Anschlussscheibe 11 gemäß 1. In der Darstellung der 2 sind die Anschläge 17 besser erkennbar.
3 zeigt den Anschlussstutzen 12 und die Anschlussscheibe 11 in Explosionsdarstellung. Die Ausführungsformen des Anschlussstutzens 12 und der Anschlussscheibe 11 entsprechen im Wesentlichen denen in der 1 dargestellten Ausführungsformen. 3 ist dahingehend vereinfacht dargestellt, dass die Einkerbungen zwischen den Rasthaken nicht dargestellt sind.
In 3 sind die ersten und zweiten Halteelement 14, 15 gut erkennbar dargestellt. Das erste Halteelement 14 umfasst einen Anschlag 17. Der Anschlag 17 ist auf der dem im eingebauten Zustand dem Filtermaterial zugewandten Seite des ersten Halteelements 14 angeordnet. Der Anschlag 17 wirkt bei der Montage mit dem zweiten Halteelement 15 zusammen und verhindert ein Überdrehen des Filterelements 10. Ferner ist durch den Anschlag 17 die axiale Verschiebung und somit die Kraft einstellbar, mit der das Filterelement 10 und der Anschlussstutzen 12 aneinandergepresst werden.
4 zeigt eine Ansicht des Anschlussstutzens 12 und der Anschlussscheibe 11 des Filterelements 10 von unten und von der Seite. Bei der Ansicht von unten ist der Öffnungswinkel α der Aussparung 16 und der Erstreckungswinkel β des zweiten Halteelements 15, wie oben bereits erwähnt, dargestellt.
Der Öffnungswinkel α der Aussparung 16 des ersten Halteelements 14 sowie der Erstreckungswinkel β des zweiten Halteelements 15 können jeweils verschiedene Dimensionen aufweisen. Soll die Anwendung eines Filterelements 10 für einen bestimmten Filter ausgeschlossen werden, so kann die Dimension des Öffnungswinkels α derart angepasst werden, dass der Öffnungswinkel α kleiner ist als der Erstreckungswinkel β des Filters. Dadurch ist das Filterelement 10 nicht mit dem Filter verbindbar.
Ebenso ist es möglich einen neuen Filter derart zu konzipieren, dass die Filterelemente 10 eines vorhergehenden Filters nicht kompatibel sind und in den neuen Filter nicht eingesetzt werden können. Dazu kann der Erstreckungswinkel β des Anschlussstutzens 12 derart angepasst werden, dass der Erstreckungswinkel β größer ist als der Öffnungswinkel α der Aussparung 16 des vorhergehenden Filters. So ist das Einsetzen eines anwendungsfremden bzw. falschen Filterelements 10 in den Filter nicht möglich. Es ist möglich, dass die neuen Filterelemente 10, die für den neuen Filter vorgesehen sind, mit dem vorhergehenden Filter kompatibel sind.
An den ersten Halteelementen 15 der Anschlussscheibe 12 sind Rastelemente angeordnet. Die Rastelemente sind in Drehrichtung vor dem Anschlag 17 angeordnet. Dadurch ist eine zusätzliche Fixierung der Verbindung zwischen dem Filterelement 10 und dem Anschlussstutzen 12 möglich. Es ist möglich, dass die Rastverbindung kraft und/oder formschlüssig ist. Das zweite Halteelement 15 weist in Drehrichtung eine Schräge und eine Rastaussparung auf, die mit dem Rastelement des ersten Halteelements 14 zusammenwirken. Die Schräge dient dazu, dass das Rastelement mit möglichst wenig Reibungswiderstand in die Rastaussparung geführt werden kann. Die Rastaussparung bildet zusammen mit dem Rastelement einen Formschluss.
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht bis auf die nachstehend erläuterten Merkmale im Wesentlichen dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu dem in 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der Kragen 24' des Anschlussstutzens 12 und das erste Dichtelement 18 der Anschlussscheibe 11 jeweils elliptisch ausgebildet. Alternativ sind polygonale Formen möglich. Dadurch können das erste und zweite Dichtelement 18, 24 nur dann eine fluiddichte Verbindung bilden, wenn diese die jeweils zueinander korrespondierende Form aufweisen. In einer Endlage sind das erste und zweite Dichtelement 18, 24 in einem verriegelten Zustand angeordnet. Im verriegelten Zustand bzw. in der Endlage bilden das erste und zweite Dichtelement 18, 24 in Umfangsrichtung einen Formschluss.
Des Weiteren umfasst der in 6 dargestellte Anschlussstutzen 12 eine Störkontur 28. Die Störkontur 28 ist zwischen dem zweiten Halteelement 15 und dem Kragen 24' angeordnet. Die Störkontur 28 umfasst mehrere, insbesondere fünf, Fortsätze. Alternativ sind andere Störkonturen, bspw. eine durchgehende Störkontur oder Rippen, möglich. Der Abstand zwischen der Störkontur 28 und dem zweiten Halteelement 15 entspricht der maximalen Breite in axialer Richtung der Anschlussscheibe 11, des ersten Halteelements 14. Dadurch ist eine Führung für das erste Halteelement 14 möglich. Die Störkontur 28 begrenzt somit die Höhe des ersten Halteelements 15. Deshalb ist es notwendig, dass das erste Halteelement 14 derart axial angeordnet und dimensioniert ist, dass sich bei der Montage das erste Halteelement 14 nicht mit der Störkontur 28 oder dem zweiten Halteelement 15 überschneidet.
Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Andere Variationen der Erfindung sind möglich. Es ist denkbar, dass die Merkmale des Filterelements und des Anschlussstutzens ganz oder teilweise vertauscht sind. So ist es beispielsweise möglich, dass die Anschlussscheibe 12 einen Stutzen mit zweiten Halteelementen aufweist und das Filtergehäuse ein trichterförmiges erstes Dichtelement und ein erstes Halteelement mit Aussparungen umfasst.
Bezugszeichenliste

10: Filterelement
11: Anschlussschiebe
12: Anschlussstutzen
13: Öffnung
14: erstes Halteelement
14': Gewindeabschnitt
15: zweites Halteelement
16: Aussparung
17: Anschlag
18: erstes Dichtelement
19: Dichtbereich
20: innerer Abschnitt
21: äußerer Abschnitt
22: Spalt
23: Anstoß
24: zweites Dichtelement
24': Kragen
25: Phase
26: Stufe
27: drittes Halteelement
28: Störelemente

Claims

Filterelement für einen Filter umfassend wenigstens eine Anschlussscheibe (11), die wenigstens ein Filtermaterial axial begrenzt und eine Öffnung (13) mit einem zylindrischen Bereich zum lösbaren Verbinden mit wenigstens einem Anschlussstutzen (12) aufweist, wobei auf einer Innenfläche (I') der Öffnung (13) ein erstes Halteelement (14) angeordnet ist, das dazu angepasst ist, im eingebauten Zustand mit einem an dem Anschlussstutzen (12) angeordneten zweiten Halteelement (15) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken, wobei das erste Halteelement (14) einen Gewindeabschnitt (14') und wenigstens eine Aussparung (16) aufweist, die sich in Umfangsrichtung der Innenfläche (I') erstreckt, wobei - die Aussparung (16) wenigstens ein erstes Halteelement (14) in Umfangsrichtung begrenzt, - die Aussparung (16) einen Öffnungswinkel (α) bezogen auf einen Mittelpunkt auf der Mittellängsachse der Öffnung (13) aufweist, - der Öffnungswinkel (α) wenigstens 58°, wenigstens 80° oder wenigstens 97° beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite der Anschlussscheibe (11) ein erstes Dichtelement (18) zur Abdichtung des Anschlussstutzens (12) angeordnet ist, wobei der zylindrische Bereich der Öffnung (13) einen inneren Abschnitt (20) und einen äußeren Abschnitt (21) umfasst, wobei der innere Abschnitt (20) sich von der Anschlussscheibe (11) weg in Richtung des Filtermaterials erstreckt und der äußere Abschnitt (21) sich von der Anschlussscheibe (11) von dem Filtermaterial weg erstreckt derart, dass zwischen dem ersten Dichtelement (18) und dem äußeren Abschnitt (21) des zylindrischen Bereichs ein ringförmiger Spalt (22) gebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussscheibe (11) wenigstens zwei Gewindeabschnitte (14') umfasst, wobei die wenigstens zwei Gewindeabschnitte (14') durch wenigstens zwei Aussparungen (16) voneinander beabstandet sind.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halteelement (14) wenigstens einen Steg umfasst, der auf der Innenfläche (I') der Öffnung (13) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halteelement (14) einen Anschlag (17) für das zweite Halteelement (15) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Drehrichtung vor dem Anschlag (17) ein Rastelement angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halteelement (14) einen ersten Verbindungspartner für einen Bajonettverschluss bildet.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (18) trichterförmig ist und mit der Anschlussscheibe (11) einen Winkel (γ) zwischen mindestens 20° und maximal 80°, insbesondere 56°, einschließt und das erste Dichtelement (18) Teil eines Dichtbereichs (19) bildet, wobei der Dichtbereich (19) wenigstens abschnittsweise entlang einer Innenfläche des ersten Dichtelements (18) angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (18) eine elliptische Form aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (18) eine polygonale Form aufweist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (18) an der Außenumfangsfläche des äußeren Abschnitts (21) der zylindrischen Öffnung (13) angeordnet ist.
Filterelement einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (18) und der äußere Abschnitt (21) einteilig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Abschnitt (21) der zylindrischen Öffnung (13) einen Anstoß (23) zur Aufnahme axialer Kräfte bildet.
Anschlussstutzen für ein Filterelement nach Anspruch 1 umfassend ein zweites Dichtelement (24), das einen Kragen (24') aufweist, der sich radial auf einer Außenumfangsfläche (A') des Anschlussstutzens (12) erstreckt, wobei das zweite Halteelement (15) an einer Außenumfangsfläche (A') des Anschlussstutzens (12) angeordnet ist, wobei - das zweite Halteelement (15) einen Erstreckungswinkel (β) bezogen auf einen Mittelpunkt auf der Mittellängsachse des Anschlussstutzens (12) aufweist und - der Erstreckungswinkel (β) maximal 55°, maximal 77° oder maximal 90° beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (24') an einer der Anschlussscheibe (11) zugewandten Kante eine Phase (25) aufweist, die Teil des Dichtbereichs (19) ist und mit dem ersten Dichtelement (18) zusammenwirkt derart, dass der Kragen (24') und das erste trichterförmige Dichtelement (18) im eingebauten Zustand fluiddicht aneinander angeordnet sind.
Anschlussstutzen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Halteelement (15) als Steg, Zapfen oder Stift ausgebildet ist.
Anschlussstutzen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Halteelemente (15) eine Steigung in axialer Richtung des Filterelements (10) aufweisen, die der Steigung der ersten Halteelemente (14) entspricht.
Anschlussstutzen (12) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Halteelement (14) einen zweiten Verbindungspartner für einen Bajonettverschluss bildet.
Anschlussstutzen nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kragen (24') und dem zweiten Halteelement (15) wenigstens eine Störkontur (28) angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen der Störkontur (28) und dem zweiten Halteelement (15) der maximalen Breite des ersten Halteelements (14) entspricht.
Anschlussstutzen nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (24') eine elliptische Form aufweist.
Anschlussstutzen nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (24') eine polygonale Form aufweist.
Anschlussstutzen nach Anspruch 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Phase (25) des zweiten Dichtelements (24') im Wesentlichen dem Winkel des ersten Dichtelements (18) entspricht.
Anschlussstutzen nach Anspruch 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (24) eine Stufe (26) umfasst, die im eingebauten Zustand mit dem Anschlag (23) des Filterelements (10) zusammenwirkt.
Anschlussstutzen nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Halteelement (27) an einem der Anschlussscheibe (11) abgewandten axialen Ende des Anschlussstutzens (12) angeordnet und dazu ausgebildet ist mit einem vierten Halteelement eine lösbare Verbindung zu bilden.
Anordnung eines Filterelements nach Anspruch 1 und eines Anschlussstutzens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (12) wenigstens ein zweites Halteelement (15) und das Filterelement wenigstens ein erstes Halteelement (14) aufweisen, die jeweils derart dimensioniert sind, dass der Anschlussstutzen (12) in die Öffnung (13) der Anschlussscheibe (11) des Filterelements (10) einführbar ist und der Anschlussstutzen (12) durch eine Drehbewegung mit dem Filterelement (10) in axialer Richtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig lösbar verbindbar ist, wobei im montierten Zustand das erste Dichtelement (18) der Anschlussscheibe (11) gegen das zweite Dichtelement (24') des Anschlussstutzens (12) angepresst ist, so dass im Dichtbereich (19) eine fluiddichte Verbindung gebildet ist.