DE102019122099A1

DE102019122099A1 - Filtereinrichtung, Filterelement und Adapterteil

Info

Publication number: DE102019122099A1
Application number: DE102019122099.8A
Authority: DE
Inventors: Herbert Jainek; Andreas Klinser; Alexander Wöll; Axel Kravanja
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN112584913B; CN112584913A; WO2020043511A1

Abstract

Eine Filtereinrichtung weist ein hohlzylindrisches Filterelement sowie ein Umgehungsventil auf, dessen Ventilkörper an einem Adapterteil angeordnet ist, das an der Stirnseite des Filterelements angeordnet ist. In das Adapterteil ist eine mindestens Bypassöffnung eingebracht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere eine Flüssigkeitsfiltereinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Filterelement zur Aufnahme in der Filtereinrichtung und ein Adapterteil zur Anordnung an dem Filterelement.
Stand der Technik
In der DE 10 2009 033 263 A1 wird ein Kraftstofffilter beschrieben, der ein hohlzylindrisches Filterelement aufweist, das radial von außen nach innen von dem Kraftstoff durchströmt wird und stirnseitig von Endscheiben abgedeckt ist. Zur Stabilisierung ist in den Innenraum des Filterelements ein gitterförmiger Stützkörper eingesetzt, in dem ein Bypassventil mit einem federkraftbeaufschlagten Ventilkörper aufgenommen ist, der im regulären Filtrationsbetrieb eine Abströmöffnung des zylindrischen Innenraums in einer der Endscheiben verschließt. In diesem Zustand durchströmt das Rohfluid das Filterelement radial von außen nach innen und wird axial über die dem Umgehungsventil axial gegenüberliegende Seite aus dem Hohlraum abgeleitet. Wird der Strömungswiderstand auf Grund einer Verschmutzung des Filterelements zu hoch, öffnet das Umgehungsventil, so dass das Rohfluid unter Umgehung des Filterelements unmittelbar zur Reinseite gelangen kann.
Ein vergleichbarer Flüssigkeitsfilter wird auch in EP 1 199 093 A1 beschrieben, die ebenfalls ein Umgehungsventil im Innenraum eines hohlzylindrischen Filterelements zeigt, dessen Ventilkörper durch die Kraft eines Federelements gegen die Öffnung in einer stirnseitigen Endscheibe des Filterelements kraftbeaufschlagt ist.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Filtereinrichtung mit hohlzylindrischem Filterelement und integriertem Umgehungsventil in konstruktiv einfacher Weise vielseitig einsetzbar auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Demnach wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, eine Filtereinrichtung mit einem in einem Filtergehäuse aufgenommenen, hohlzylindrischen Filterelement, das radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmbar ist, einen reinseitigen Hohlraum umschließt und axiale Endscheiben aufweist, wobei an der Stirnseite des Filterelements ein bevorzugt separat von den Endscheiben ausgebildetes Adapterteil angeordnet ist, das weiter bevorzugt bei der Montage des Filterelements im Filtergehäuse dichtend mit einer Endscheibe verbindbar und im Betrieb dichtend mit der Endscheibe verbunden ist und das mindestens eine von einem Ventilkörper verschließbare Bypassöffnung zur Umgehung des Filterelements aufweist, wobei das Adapterteil ein Umgehungsventil mit einem Ventilkörper umfasst, wobei der Ventilkörper die Bypassöffnung verschließt und bei einer vorbestimmten Druckdifferenz gegen eine Federkraft öffnet und die Bypassöffnung freigibt. Die Bypassöffnung ist bevorzugt in einem Adapterkörper angeordnet, welcher die Hauptkomponente des Adapterteils bildet und die anderen Funktionskomponenten trägt und Dichtflächen bzw. Dichtungen zur Abdichtung gegenüber dem Filterelement und/oder dem Gehäuse bereitstellen kann.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird zur Filtration eines Fluids eingesetzt, vorzugsweise einer Flüssigkeit wie z.B. einem Schmieröl oder Kraftstoff. Gegebenenfalls kann die Filtereinrichtung auch zur Filtration eines gasförmigen Fluids verwendet werden. Die Filtereinrichtung weist ein hohlzylindrisches Filterelement auf, das in einem Filtergehäuse aufgenommen ist und radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Bevorzugt erfolgt die Durchströmungsrichtung radial von außen nach innen.
Der innen liegende Hohlraum im Filterelement bildet einen Strömungsraum, welcher bei radialer Durchströmung von außen nach innen die Reinseite darstellt, aus der das gereinigte Fluid axial abströmt. Die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterelements sind jeweils von einer Endscheibe abgedeckt, wobei in zumindest eine Endscheibe eine Strömungsöffnung für den axialen Übertritt des gereinigten Fluids zum Austritt aus der Filtereinrichtung eingebracht ist. Der Filtermediumkörper des Filterelements ist beispielsweise als Faltenfilter ausgeführt und besteht aus Papier oder Vlies.
In das Filtersystem ist bevorzugt ein Bypass- bzw. Umgehungsventil an einem/dem Adapterteil integriert, dessen Ventilkörper von einem Federelement in die Schließposition kraftbeaufschlagt ist. Im normalen Betriebsmodus ist das Umgehungsventil geschlossen: der Ventilkörper verschließt eine Bypassöffnung zwischen dem innen liegenden Hohlraum im Filterelement und dem das Filterelement umgebenden Raum für das ungefilterte Fluid, das sogenannte Rohfluid. Steigt der Druck im Rohfluid gegenüber dem reinseitigen Druck über einen Schwellenwert, beispielsweise wenn das Filterelement zugesetzt ist, wird der Ventilkörper gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelements aus der Schließposition in die Öffnungsposition verstellt, wodurch der Bypass freigegeben ist und das Rohfluid unmittelbar unter Umgehung des Filtermediumkörpers von der Rohseite zur Reinseite überströmen kann. Im Normalmodus - dem regulären Filtrationsbetrieb mit einem Druck im Rohfluid unterhalb des Schwellenwertes - ist das Umgehungsventil geschlossen, so dass das Rohfluid durch den Filtermediumkörper des Filterelements strömt.
An der Stirnseite des Filterelements ist bevorzugt ein/das Adapterteil angeordnet, das bevorzugt separat von den Endscheiben ausgebildet ist und als Hauptkomponente bzw. tragende Komponente einen Adapterkörper aufweist, wobei der Adapterkörper des Adapterteils das Umgehungsventil trägt, so dass Adapterkörper und Umgehungsventil zusammen eine Baugruppe (nämlich das Adapterteil) zumindest mit bilden, wobei der Ventilkörper des Bypass- bzw. Umgehungsventils am Adapterkörper angeordnet ist. Vorzugsweise bildet der Adapterkörper den Ventilsitz aus, gegen den der Ventilkörper des Bypass- bzw. Umgehungsventils im geschlossenen Zustand dichtet. Das Adapterteil kann den Verstellweg des Ventilkörpers in der Schließposition des Ventils begrenzen. Der Adapterkörper weist außerdem einen Strömungsanschlussabschnitt auf, über den der Innenraum im hohlzylindrischen Filterelement mit einer Anschlussleitung bzw. einem Anschlussrohr für das Fluid verbunden werden kann. Dem Adapterteil kommt somit eine doppelte Funktion zu: Zum einen ist das Adapterteil mit dem Ventilkörper des Umgehungsventils zu einer Baueinheit verbunden, wobei der Ventilkörper durch die Kraft des Federelements gegen eine Bypassöffnung im Adapterteil kraftbeaufschlagt wird, zum andern erfolgt die Strömungsführung zwischen dem Innenraum im Filterelement und einer Anschlussleitung über den Strömungsanschlussabschnitt des Adapterteils. Die Bypassöffnung im Adapterkörper liegt bevorzugt radial außerhalb des Ström ungsansch lussabschn ittes.
Aufgrund dieser Ausführung des Adapterteils ist es möglich, die Strömungsführung im Normalmodus - bei geschlossenem Umgehungsventil - sowie die Strömungsführung über das Umgehungsventil auf der gleichen Stirnseite des Filterelements durchzuführen. Somit kann die Filtereinrichtung beispielsweise bei einer Verwendung als Ölfilter in hängender Position - bei vertikal verlaufender Filterlängsachse - mit ihrem Ende beispielsweise in den Ölsumpf in einer Ölwanne einragen, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei einer Öffnung des am oberen Ende des Ölfilters angeordneten Umgehungsventils stark verschmutztes Öl aus dem Boden der Ölwanne unmittelbar von der Rohzur Reinseite gelangt. Das Umgehungsventil befindet sich benachbart zur oben liegenden Endscheibe des Filterelements. Bei radialer Durchströmung des Filterelements von außen nach innen bildet der Innenraum im hohlzylindrischen Filterelement die Reinseite, aus der das gereinigte Fluid im Normalbetrieb über den Strömungsanschlussabschnitt des Adapterteils abgeleitet wird.
Das Adapterteil ist an der Stirnseite des Filterelements angeordnet und übergreift den innenliegenden Hohlraum. Der Strömungsanschlussabschnitt verläuft vorzugsweise als Stutzen in Achsrichtung und kann für den Anschluss einer weiteren Rohrleitung verwendet werden, über die das gereinigten Fluid abgeleitet wird. Vorteilhafterweise nimmt der Anschlussstutzen ein umlaufendes Dichtungselement auf, um einen strömungsdichten Anschluss mit der weiteren Rohrleitung oder einem Gegenstück zu ermöglichen. Das Dichtungselement kann als O-Ring, als Rechteckdichtung oder als Dichtwulst ausgeführt sein. Als Werkstoff kann beispielsweise ein Elastomere oder ein Vlies eingesetzt werden. Alternativ kann das Dichtungselement auch direkt an den Anschlussstutzen angeformt sein, beispielsweise durch ein 2K-Spritzgussverfahren, oder materialeinheitlich mit dem Adapterteil ausgebildet sein.
Die mindestens eine, vorteilhafterweise mehrere Bypassöffnungen im stirnseitigen Adapterkörper bzw. Adapterteil befinden sich in Radialrichtung bevorzugt innerhalb des Durchmessers des innen liegenden Hohlraums im Filterelement, so dass mit dem Öffnen des Ventilkörpers eine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem die Stirnseite des Filterelements umgebenden Raum und dem innen liegenden Hohlraum besteht. Die Bypassöffnungen liegen zugleich radial im Bereich des Außendurchmessers des Auslassstutzens oder vollständig außerhalb des Anschlussstutzens. In einer bevorzugten Anordnung sind mehrere Öffnungen ringförmig in radialem Abstand um den Anschlussstutzen herum angeordnet. Mit dem Öffnen des Ventilkörpers strömt Rohfluid durch die Bypassöffnungen in den Hohlraum, aus dem das ungereinigte Fluid axial über den Anschlussstutzen am Adapterteil abgeleitet wird.
Der Ventilkörper ist beispielsweise formschlüssig am Adapterkörper oder an einem mit dem Adapterkörper verbundenen Unterteil des Umgehungsventils gehalten, zum Beispiel in den Adapterkörper oder das Unterteil eingeklipst, wobei eine axiale Relativbewegung des Ventilkörpers möglich ist, um die Öffnungs- und Schließbewegung ausführen zu können.
Das Adapterteil ist auf die Stirnseite des Filterelements aufgesetzt und übergreift den Hohlraum im Filterelement in strömungsdichter und fluiddichter Weise. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung bildet das Adapterteil bzw. der Adapterkörper zugleich eine der stirnseitigen Endscheiben; in diesem Fall kann der Adapterkörper mit der Stirnseite des Filterelements verleimt oder verklebt sein. In einer alternativen Ausführung kann das Adapterteil unlösbar mit einer Endscheibe des Filterelements verbunden sein, insbesondere durch eine Schweißung auf die Stirnseite des Filterelements, beispielsweise mittels Spiegelschweißen.
Es ist aber auch eine Ausführung von Adapterteil und Endscheibe möglich, wobei das separate Adapterteil oder der Adapterkörper die Endscheibe in Radialrichtung vollständig oder teilweise übergreift. Zwischen der stirnseitigen Endscheibe am Filterelement und dem aufgesetzten Adapterteil oder Adapterkörper kann ein Dichtungselement oder ein Vliesring angeordnet sein, das bzw. der unmittelbar benachbart zur Strömungsöffnung in der Endscheibe und somit zum Hohlraum im Filterelement angeordnet ist. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring kann ggf. einen L-förmigen Querschnitt aufweisen und in den Hohlraum axial einragen. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring verhindert, dass Fehlströme zwischen der Stirnscheibe und dem Adapterteil im Normalmodus zwischen der Umgebung und dem Hohlraum entstehen können. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring kann ggf. auch als eine Klebeschicht ausgeführt sein, mit der das Adapterteil auf die Stirnseite des Filterelements aufgeklebt ist.
Das Adapterteil weist in einer vorteilhaften Ausführung Einrichtungen für eine Formschlussverbindung mit dem Gehäuse auf, insbesondere eine lösbare und unlösbare Schnappverbindung. Dazu können Vorsprünge wie beispielsweise Nasen oder Stege am Gehäuse im Bereich des Auslasses mit Rasthaken am Adapterteil derart zusammenwirken, dass ein Herausziehen des Adapterteils aus dem Auslass verhindert oder gehemmt wird. Die Verbindungseinrichtung lässt sich so gestalten, dass entweder das Adapterteil ohne Axialspiel im Gehäuse aufgenommen ist oder alternativ mit einem vordefinierten Axialspiel, dass eine Bewegung des Adapterteils im Gehäuse in Axialrichtung über einen begrenzten Weg zulässt.
In einer bevorzugten Ausführung weist die Filtereinrichtung ein Rückschlagventil auf, das im regulären Betrieb durch die anliegende Druckdifferenz öffnet und einen ungehinderten Fluidstrom ermöglicht. Ohne anliegende Druckdifferenz an der Filtereinrichtung, z.B. im Fall eines Ölfilters einer Brennkraftmaschine bei Motorstillstand, sind das Rückschlagventil und das Umgehungsventil geschlossen. Das gefilterte Fluid kann nicht zurück auf die Rohseite strömen.
Sollte das Filterelement einen zu großen Strömungswiderstand aufweisen, beispielsweise durch Verschmutzung, öffnet das Umgehungsventil. Im Wartungsfall wird das Filterelement nach dem Öffnen des Deckels nach unten bewegt. Mittels der Verbindung von Filterelement und Adapterteil wird auch das Adapterteil nach unten gezogen, bis die Verbindung von Gehäuse und Adapterteil keine weitere Bewegung zulässt. Das Rückschlagventil bleibt geschlossen. Bei einer Auslegung der Formschlussverbindung mit Axialspiel kann eine Dichtstelle zwischen Gehäuse und Adapterteil freigegeben werden, so dass das Fluid stromabwärts des Rückschlagventils ablaufen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Adapterteil ferner ein Rückschlagventil auf, welches stromab des Umgehungsventils im oder am Anschlussstutzen angeordnet ist und besonders bevorzugt vom Anschlussstutzen in den Auslass eines Gehäuseoberteils ragt.
In einer alternativen Ausführungsform ist ein Rückschlagventil stromab des Umgehungsventils angeordnet, wobei ein Rückschlagventilsitz in dem Ventilkörper des Umgehungsventils ausgebildet ist, so dass die Einheit aus Umgehungs- und Rückschlagventil, insbesondere in Axialrichtung, besonders bauraumsparend ausgeführt sein kann, so dass eine kompakte Anordnung der Filtereinrichtung möglich ist. Rückschlagventilsitz und Ventilkörper bilden dabei bevorzugt eine Baueinheit, insbesondere können Rückschlagventilsitz und Ventilkörper einstückig ausgebildet sein.
In dieser Ausführung ist ein Rückschlagventilkörper von einer Rückschlagventilfeder gestützt, die gegenseitig in einem Rückschlagventilkorb aufgenommen ist, der mit dem Anschlussstutzen verbunden, vorzugsweise einstückig mit dem Anschlussstutzen ausgebildet, ist. Das Rückschlagventil ist so ausgelegt, dass es bei Durchströmung des Filterelements in Betriebsrichtung öffnet und beispielsweise bei Abstellen des Ölflusses gegen einen Rückfluss in Gegenrichtung verschließt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Filtereinrichtung stützt sich die Rückschlagventilfeder gegenseitig vom Rückschlagventilkörper an dem Ventilkörper des Umgehungsventils ab, so dass eine mögliche Lageänderung des in dem Adapterteil aufgenommenen Ventilkörpers des Umgehungsventils keinen Einfluss auf das Schaltverhalten des Rückschlagventils hat, da der Abstand zwischen Rückschlagventilkörper und der Federaufnahme für die Rückschlagventilfeder am Ventilkörper und somit die Federvorspannung der Rückschlagventilfeder unverändert bleibt.
In dem Filterelement kann ein Stütz- bzw. Mittelrohr angeordnet sein, dessen Wandung hinreichend große Durchströmungsöffnungen aufweist, um die radiale Durchströmung des Filterelements nicht zu behindern. Das Mittelrohr verleiht dem Filterelement zusätzliche Stabilität. Zugleich kann das Mittelrohr zur Sicherung und zur axialen Abstützung des Adapterteils verwendet werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Mittelrohr mindestens ein in den Hohlraum des Filterelements einragendes Klemmelement auf, das das Mittelrohr form- oder kraftschlüssig mit dem Filterelement verbindet und axial am Filterelement sichert. Es können beispielsweise über den Umfang verteilt mehrere Klemmelemente am Mittelrohr angeformt sein, um das Mittelrohr mit gleichmäßiger Kraftverteilung am Filterelement zu halten. Das Klemmelement übergreift vorteilhafterweise axial die Endscheibe und ragt radial in das Filtermittel bzw. den Filtermediumkörper des Filterelements ein.
Das Klemmelement an dem Adapterteil übt eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Filtermediumkörper oder das Material der Endscheibe aus, welche sich axial geringfügig in das Material des Filtermediumkörpers hinein erstreckt.
Die Filtereinrichtung kann zweiteilig ausgeführt sein, indem das Gehäusebauteil mit dem Mittelrohr und dem Filterelement eine erste Baueinheit und das Adapterteil mit dem Umgehungsventil die zweite Baueinheit bilden, wobei die beiden Baueinheiten bei der Erstmontage zusammengesetzt und dann durch Verbindung mit einem Gehäuseoberteil zu der Filtereinrichtung zusammengesetzt werden können.
Vor dem Zusammenbau der Filtereinrichtung können mit der vorliegenden Erfindung vormontierte Einheiten vorgefertigt werden. So kann eine komplettierte Einheit aus Adapterteil mit Umgehungsventil und ggf. Rückschlagventil und Filterelement bereitgestellt werden, die erst mit dem Deckel verbunden und dann mit diesem in das Gehäuseteil geschraubt wird.
Bei ausreichendem Axialspiel zwischen Adapterteil und Gehäuse im Bereich der Verbindungseinrichtung kann eine Einheit aus Gehäusedeckel, Filterelement, Adapterteil mit Umgehungsventil und ggf. Rückschlagventil in einem ersten Schritt in das Gehäuse eingeklipst und gegen Rausfallen gesichert werden, bevor in einem zweiten Schritt der Deckel rotatorisch an das Gehäuse geschraubt wird und die Filtereinrichtung schließt.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch die einzelnen Bauteile einer als Ölfilter ausgeführten Filtereinrichtung nach der Montage, mit einem hohlzylindrischen Filterelement, auf das stirnseitig ein Adapterteil mit einem Umgehungsventil und einem Rückschlagventil aufgesetzt ist, sowie mit einem aufnehmenden Gehäusebauteil und einem Mittelrohr,
2 einen Schnitt durch eine leicht abgewandelte Ausführungsform der Filtereinrichtung aus 1,
3 ein alternatives Ausführungsbeispiel mit einer Anordnung eines Rückschlagventils im Adapterteil einer Filtereinrichtung.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsformen der Erfindung
1 und 2 zeigen eine als Ölfilter ausgeführte Filtereinrichtung 1 mit einem als Deckel ausgeführten Gehäusebauteil 2, das Teil eines Filtergehäuses ist und von unten in das Gehäuseoberteil 200 eingeschraubt ist. Ferner ist ein in das Gehäusebauteil 2 einsetzbares Filterelement 3 vorgesehen, das hohlzylindrisch ausgeführt ist und radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Das Filterelement 3 weist einen innen liegenden Hohlraum 4 auf, der die Reinseite des Filterelements bildet. An beiden Stirnseiten des Filterelements 3 befinden sich Endscheiben 5, 6, die den Filtermediumkörper des Filterelements 3 axial strömungsdicht abschließen. Der Filtermediumkörper ist bevorzugt als sternförmig gefalteter Faltenbalg aus Papier oder Vlies ausgeführt.
Das Gehäusebauteil 2 ist als eine Einschraubeinheit ausgeführt, die einen Deckel bildet, und weist eine außen liegende Verzahnung auf, welche es ermöglicht, das Gehäusebauteil 2 von unten in das Gehäuseoberteil 200 einzuschrauben. Im Bodenbereich des Gehäusebauteils 2 befindet sich bevorzugt eine Ablassschraube 7, die weiter bevorzugt im montierten Zustand mit dem Hohlraum 4 im Filterelement 3 strömungsverbunden ist. Mit dem Aufschrauben der Ablassschraube 7 kann Öl, welches sich im Gehäusebauteil 2 und im Hohlraum 4 angesammelt hat, abgelassen werden. Die Filtereinrichtung 1 nimmt im montierten Zustand die in den Figuren dargestellte Lage ein, in der die Filterlängsachse 8 zumindest annähernd in Vertikalrichtung verläuft.
Die Filtereinrichtung 1 umfasst des Weiteren ein Mittelrohr 9, das im montierten Zustand in den Hohlraum 4 im Filterelement 3 einragt und das Filterelement zusätzlich stabilisiert. Das Mittelrohr 9 liegt an der Innenwand des Hohlraums 4 an und weist große Strömungsöffnungen auf, durch die das Fluid bei der Durchströmung des Filterelements hindurchtreten kann. Das Mittelrohr 9 ist am Boden des Gehäusebauteils 2 gehalten, beispielsweise mittels Verrastung.
Auf die oben liegende Stirnseite des Filterelements 3 ist ein Adapterteil mit einem Adapterkörper 14 aufgesetzt, welches bevorzugt mit der oberen Endscheibe des Filterelements 3 in betriebsbereitem Zustand dichtend verbunden ist. Bevorzugt weist, wie in den Figuren gezeigt, die obere Endscheibe 5 radial innen eine Radialdichtfläche (ohne Bezugszeichen) auf, die weiter bevorzugt wie gezeigt an einer zylindrischen Dichtungsanlagefläche (ohne Bezugszeichen) des Adapterkörpers 14 dichtend anliegt. Das Adapterteil ist mit einem Umgehungsventil 10 ausgestattet, das im geöffneten Zustand die Roh- mit der Reinseite unmittelbar verbindet, so dass das Fluid unter Umgehung des Filtermediumkörpers direkt in den Hohlraum 4 gelangt. Das Umgehungsventil 10 umfasst einen Ventilkörper 11, der axial verstellbar am Mittelrohr 9 gehalten ist, sowie ein Federelement 12 beispielsweise als Ventilfeder, das bevorzugt und wie in den Figuren gezeigt an einem Unterteil 21 des Umgehungsventils 10 abgestützt ist und den Ventilkörper 11 axial in Richtung der Schließposition beaufschlagt. Alternativ kann das Federelement integral mit dem Ventilkörper aus einem elastischen Material ausgebildet sein. Das Unterteil 21 ist weiter bevorzugt wie in den Figuren gezeigt über einen hakenförmigen Abschnitt 13, der eine radial nach außen gerichtete Hakennase aufweist, am Adapterkörper 14 verrastet, indem der hakenförmige Abschnitt 13 eine in Umfangsrichtung verlaufende Strebe 35 am Adapterkörper 14 hintergreift. Dies ermöglicht es dem Ventilkörper 11, eine axiale Stellbewegung zwischen seiner Schließ- und seiner Öffnungsposition gegenüber dem Adapterkörper 14 auszuführen, zugleich ist der Ventilkörper 11 in Achsrichtung verliersicher am Adapterkörper 14 gehalten. Im montierten Zustand befinden sich bevorzugt Ventilkörper 11 und Federelement 12 im Hohlraum 4 des Filterelements 3, wodurch der Bauraumbedarf minimiert wird.
Das Adapterteil umfasst wie gezeigt den Adapterkörper 14 und zum einen als Baueinheit bzw. Montageeinheit das Umgehungsventil 10 und zum anderen einen bevorzugt einstückig und materialeinheitlich am Adapterkörper 14 ausgebildeten Anschlussstutzen 15, der eine Strömungsverbindung zwischen dem Hohlraum 4 im Filterelement 3 und einer an den Anschlussstutzen 15 anzuschließenden Auslassleitung bzw. -Rohr herstellt. Der Adapterkörper 14 liegt beispielsweise auf der oberen Endscheibe 5 des Filterelements 3 auf und deckt die Endscheibe 5 optional zumindest teilweise, ggf. vollständig ab. Das den Hohlraum 4 nach oben abschließende Adapterteil weist Bypassöffnungen 16 auf, die im Bereich des Außenumfangs oder radial außerhalb des sich in Achsrichtung erstreckenden Anschlussstutzens 15 liegen, jedoch radial innerhalb des Durchmessers des Hohlraums 4. Über die Bypassöffnungen 16 im Adapterkörper 14 kann der Hohlraum 4 mit dem umgebenden Raum kommunizieren.
Die Bypassöffnungen 16 im Adapterkörper 14 werden im Normalbetrieb von dem Ventilkörper 11 verschlossen, der eine zentrische Ausnehmung 17 aufweist, über die der Hohlraum 4 mit dem Anschlussstutzen 15 kommuniziert, jedoch an seiner Stirnseite nach Art einer Ring-Scheibe ausgebildet ist, wobei die Scheibe axial an der Innenseite des Adapterkörpers 14 anliegt und die Bypassöffnungen 16 verschließt. Bevorzugt weist der Ventilkörper 11, wie in den Figuren gezeigt, einen ebenfalls ringscheibenförmigen Ventildichtring 22 auf zur Anlage an dem Adapterteil und zum dichten Verschließen der Bypassöffnungen 16. Der Ventildichtring 22 beispielsweise kann aus einem Elastomer oder einem Vlies gebildet sein. Falls der Druck im Rohfluid auf der Außenseite des Filterelements 3 einen Grenz- bzw. Schwellenwert übersteigt (beispielsweise wenn das Filterelement zugesetzt ist), wird der Ventilkörper 11 gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelements 12 von dem Rohfluid axial in Öffnungsstellung versetzt, woraufhin das Rohfluid durch die geöffneten Bypassöffnungen 16 in den Hohlraum 4 im Filterelement 3 einströmen kann und von hier über den Anschlussstutzen 15 abgeleitet wird.
Das bevorzugt von Filterelement 3 separierbare, aber auch integral als Teil des Filterelements 3 ausführbare Mittelrohr 9 weist auf der dem Anschlussstutzen 15 axial gegenüberliegenden Seite eine zylindrische Dichtungsanlagefläche (ohne Bezugszeichen) und daran angrenzend bevorzugt Klemmelemente 18 auf, die in den Hohlraum 4 einragen und unmittelbar an der Innenwand des den Hohlraum 4 begrenzenden Filtermediumkörpers des Filterelements 3 anliegen. Die Klemmelemente 18 weisen auf ihrer radial außen liegenden Seite eine Klemmnase auf, die über das Material der unteren Endscheibe 6 ragt und sich dort verhakt. Auf diese Weise ist das Filterelement 3 sicher in seiner axialen Position am Mittelrohr 9 gehalten. Bevorzugt weist wie in den Figuren gezeigt die untere Endscheibe 6 radial innen eine Radialdichtfläche (ohne Bezugszeichen) auf, die an der zylindrischen Dichtungsanlagefläche (ohne Bezugszeichen) des Mittelrohrs 9 dichtend anliegt.
Gegebenenfalls kann das Mittelrohr 9 durch Kleben mit dem Filterelement verbunden sein, wobei in diesem Fall auf Klemmelement 18 verzichtet werden kann.
Auf die obere Endscheibe 5 kann ggf. unmittelbar benachbart zur Öffnung des Hohlraums 4 ein ringförmiges Dichtungselement oder ein Vliesring aufgesetzt sein zur Stützung der Radialdichtfläche (Dichtungselement in den Figuren nicht gezeigt).
Das Mittelrohr 9 weist ein die untere Endscheibe 6 dichtend verschließendes Ende auf, welches einen insbesondere zentralen Ablaufstutzen mit einer bevorzugt nach außen weisenden Radialdichtung 71 aufweist. Die Ablaufschraube 7 verschließt das Gehäuseteil 2 dichtend mit einer schraubenseitigen Radialdichtung 72, die radial innen an einer zylindrischen Dichtungsanlagefläche des Gehäuseteils 2 anliegt. Die Ablaufschraube weist bevorzugt eine zentrale, in das Gehäuseinnere öffnende zylindrische Vertiefung auf, welche den Ablaufstutzen des Mittelrohrs 9 aufnimmt und eine hohlzylindrische Dichtungsanlagefläche für die mittelrohrseitige Radialdichtung 71 bereitstellt. Bevorzugt ist die schraubenseitige Radialdichtung 72 axial auf Höhe der Dichtungsanlagefläche für die mittelrohrseitige Radialdichtung 71 angeordnet.
Auf den Anschlussstutzen 15 des Adapterkörpers 14 ist ein außenliegender Dichtring 20 aufgesetzt, der in eine umlaufende Nut am Anschlussstutzen 15 eingesetzt ist. Der Anschlussstutzen 15 ist in den Auslass 101 des Gehäuseoberteils 200 dichtend eingeschoben, wobei über den Dichtring 20 eine strömungsdichte bzw. fluiddichte Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen 15 bzw. dem Adapterkörper 14 und Gehäuseoberteil 200 gewährleistet wird. Alternativ kann ein am Gehäuseteiloberteil 200 innenliegender Dichtring zum Anschlussstutzen 15 bzw. Adapterkörper 14 hin abdichten.
Das Adapterteil umfasst ferner bevorzugt, wie in 1 und 2 gezeigt, ein Rückschlagventil 40, welches stromab des Umgehungsventils 10 auf der Reinseite angeordnet ist und im oder am Anschlussstutzen 15 angeordnet ist und bevorzugt vom Anschlussstutzen 15 wie in 1 und 2 gezeigt in den Auslass 101 ragt. Dazu weist der Anschlussstutzen 15 bevorzugt an seinem vom Filterelement 3 abgewandten axialen Ende einen Rückschlagventilsitz 44 auf, an dem ein Rückschlagventilkörper 41 dichtend anliegt, welcher von einer Rückschlagventilfeder 42, die gegenseitig von einem mit dem Anschlussstutzen 15 verbundenen Rückschlagventilkorb 43 gestützt wird. Das Rückschlagventil 40 ist so ausgelegt, dass es bei Durchströmung des Filterelements 3 in Betriebsrichtung öffnet und beispielsweise bei Abstellen des Ölflusses gegen einen Rückfluss in Gegenrichtung verschließt.
In einer alternativen Ausführungsform der Filtereinrichtung 1 gemäß 3 ist ein Rückschlagventil 40 auf der Reinseite stromab des Umgehungsventils 10 angeordnet, wobei der Rückschlagventilsitz 44 in dem Ventilkörper 11 des Umgehungsventils 10 angeordnet ist. Der Rückschlagventilkörper 41, welcher von einer Rückschlagventilfeder 42, die gegenseitig von einem mit dem Anschlussstutzen 15 verbundenen, vorzugsweise einstückig mit dem Anschlussstutzen 15 ausgebildeten Rückschlagventilkorb 43 gestützt wird, liegt dichtend an dem Rückschlagventilsitz 44 an. Das Rückschlagventil 40 ist in dieser Ausführung bauraumsparend innerhalb des Adapterteils angeordnet und so ausgelegt, dass es bei Durchströmung des Filterelements 3 in Betriebsrichtung öffnet und beispielsweise bei Abstellen des Ölflusses gegen einen Rückfluss in Gegenrichtung verschließt.
In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Filtereinrichtung 1, ähnlich der der in 3 dargestellten Ausführung, stützt sich die Rückschlagventilfeder 42 gegenseitig des Rückschlagventilkörpers 41 an dem Ventilkörper 11 des Umgehungsventils 10 ab, so dass eine mögliche Lageänderung des in dem Adapterteil aufgenommenen Ventilkörpers 11 des Umgehungsventils 10 keinen Einfluss auf das Schaltverhalten des Rückschlagventils 40 hat, da der Abstand zwischen Rückschlagventilkörper 41 und der Federaufnahme für die Rückschlagventilfeder 42 am Ventilkörper 11 und somit die Federvorspannung der Rückschlagventilfeder 42 unverändert bleibt.
Das Adapterteil, insbesondere der Adapterkörper 14, weist bevorzugt mindestens einen Haken 31 auf, der mit Nasen oder Stegen 30 im Auslass 101 derart zusammenwirken kann, dass ein Herausziehen des Adapterteils aus dem Auslass 101 verhindert oder gehemmt wird.
In der Ausführungsform der 1 sind die Haken 31 so ausgelegt, dass sie das Adapterteil im Wesentlichen axialspielfrei im Auslass 101 halten. Axialspielfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Lage des Adapterteils nicht so wesentlich ändert, dass der Dichtring 20 außer Eingriff kommen würde. So bleibt im Auslass 101 befindliches Fluid auch bei einem Ausbau des Filterelements 3 im Auslass, da auch das Adapterteil von den Haken 31 dichtend im Auslass gehalten wird. So bleibt die Trennung zwischen Roh- und Reinseite auch beim Filterelementwechsel am Adapterteil bestehen. Das Bypassventil 10 dichtet in dieser Ausführung auch während des Filterelementwechsels bei Ausbau des Filterelements 3.
In der Ausführungsform der 2 und 3 sind die Haken 31 so ausgelegt, dass sie das Adapterteil mit Axialspiel im Auslass 101 halten. Mit Axialspiel bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Lage des Adapterteils so ändern kann, dass der Dichtring 20 bei einer Bewegung des Adapterteils nach axial unten außer Eingriff kommt. So kann im Auslass 101 befindliches Fluid bei einem Ausbau des Filterelements 3 aus dem Auslass 101 strömen, so dass eine geringere Menge Fluid beim Wechsel im System verbleibt. Auch eine Ausführungsform ohne Haken ist denkbar, in diesem Fall kann das Adapterteil beim Wechsel des Filterelements 3 mit herausgenommen werden, beispielsweise zum Austausch der Dichtung 20 soweit erforderlich. Die Wahl zwischen Varianten kann anwendungsspezifisch je nach Funktionspriorisierung erfolgen.
In den in 1 bis 3 gezeigten Varianten ist bevorzugt das Mittelrohr 9 mittels einer Schnappverbindung 32 mit dem unteren Gehäusebauteil 2 verbunden, so dass beim Lösen des Gehäusebauteils 2 das Mittelrohr 9 mit herausgezogen wird. Die untere Endscheibe 6 ist weiter bevorzugt so ausgelegt, dass sie gegenüber dem Mittelrohr 9 eine höhere Haltekraft in Axialrichtung aufweisen als die obere Endscheibe 5 gegenüber dem Adapterkörper 14. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Passung der Radialdichtung zur zylindrischen Dichtungsanlagefläche zwischen unterer Endscheibe 6 und Mittelrohr 9 fester ausgelegt ist als die Passung der Radialdichtung zur zylindrischen Dichtungsanlagefläche zwischen oberer Endscheibe 5 und Adapterkörper 14. Alternativ oder zusätzlich kann es wie in den gezeigten Ausführungsformen vorgesehen werden, dass die untere Endscheibe 6 so ausgelegt ist, dass sie die Klemmelemente 18 hintergreift.
In der in 2 und 3 gezeigten Variante ist die Passung der Radialdichtung zur zylindrischen Dichtungsanlagefläche zwischen oberer Endscheibe 5 und Adapterkörper 14 bevorzugt so ausgelegt, dass die insbesondere reibungsbedingten Haltekräfte in Axialrichtung größer sind als die insbesondere reibungsbedingten Haltekräfte zwischen Auslass 101 und Dichtung 20. So kann sichergestellt werden, dass bei der Demontage die Dichtung 20 außer Eingriff gerät und ein Ablauf aus dem Auslass 101 möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009033263 A1 [0002]
EP 1199093 A1 [0003]

Claims

Filtereinrichtung, insbesondere Flüssigkeitsfiltereinrichtung, mit einem in einem Filtergehäuse aufgenommenen, hohlzylindrischen Filterelement (3), das radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmbar ist, einen reinseitigen Hohlraum (4) umschließt und axiale Endscheiben (5, 6) aufweist, wobei an der Stirnseite des Filterelements (3) ein separat von den Endscheiben (5, 6) ausgebildetes Adapterteil mit einem Adapterkörper (14) angeordnet ist, der bei der Montage des Filterelements (3) im Filtergehäuse dichtend mit einer Endscheibe (5) verbindbar und im Betrieb dichtend mit der Endscheibe (5) verbunden ist und in den mindestens eine von einem Ventilkörper (11) verschließbare Bypassöffnung (16) zur Umgehung des Filterelements (3) eingebracht ist, wobei der Ventilkörper (11) die Bypassöffnung (16) verschließt und bei einer vorbestimmten Druckdifferenz gegen eine Federkraft öffnet und die Bypassöffnung (16) freigibt, wobei das Adapterteil ein Umgehungsventil (10) mit dem Ventilkörper (11) umfasst.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, das Adapterteil ferner aufweisend ein Rückschlagventil (40), welches stromab des Umgehungsventils (10) im Adapterkörper (14), insbesondere im bzw. am Anschlussstutzen (15) angeordnet ist und besonders bevorzugt vom Anschlussstutzen (15) in den Auslass (101) eines Gehäuseoberteils (202) ragt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (40) stromab des Umgehungsventils (10) angeordnet ist, wobei ein Rückschlagventilsitz (44) in dem Ventilkörper (11) des Umgehungsventils (10) angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Adapterkörper (14) mit dem Umgehungsventil (10) den Hohlraum (4) im Filterelement (3) strömungsdicht übergreift und einen Strömungsanschlussabschnitt (15) aufweist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterteil, insbesondere der Adapterkörper (14), dichtend mit der oberen Endscheiben (5) des Filterelements (3) lösbar oder unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterteil, insbesondere der Adapterkörper (14), die Stirnseite des Filterelements (3) zumindest teilweise überdeckt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsanschlussabschnitt des Adapterteils, insbesondere des Adapterkörpers (14), als ein sich in Achsrichtung insbesondere vom Filterelement (3) hinweg erstreckender Anschlussstutzen (15) ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Anschlussstutzen (15) ein Dichtring (20) aufgesetzt ist oder eine Dichtgeometrie angeformt ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das Filterelement (3) ein bevorzugt separat vom Filterelement (3) ausgebildetes Mittelrohr (9) zur radialen Stützung des Filterelements (3) einragt.
Filtereinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelrohr (9) mindestens ein in den Hohlraum (4) des Filterelements (3) einragendes Klemmelement (18) aufweist, das eine radial nach außen gerichtete Klemmkraft aufweist zum Halten der unteren Endscheibe (6).
Filtereinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (18) axial die Endscheibe (6) übergreift und insbesondere in den Filtermediumkörper des Filterelements (3) radial einragt.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (11) am Adapterteil, insbesondere am Adapterkörper (14), in Achsrichtung formschlüssig gesichert ist.
Filtereinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (12) den Ventilkörper (11) beaufschlagt, welches am Adapterteil abgestützt, bevorzugt von einem am Adapterteil befestigten oder vom Adapterkörper (14) umfassten Unterteil (21) abgestützt ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Endscheibe (5, 6) und Adapterteil, insbesondere an der oberen Endscheibe (5), ein Dichtungselement oder ein Vliesring (19) angeordnet ist oder angeformt ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endscheibe (5) mit dem Adapterteil, insbesondere dem Adapterkörper (14), dichtend und zerstörungsfrei lösbar oder nicht zerstörungsfrei lösbar verbunden ist.
Filterelement (3), insbesondere Flüssigkeitsfilterelement, das radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmbar ist und axiale Endscheiben (5, 6) aufweist, wobei an der Stirnseite des Filterelements (3) ein Adapterteil mit einem Adapterkörper (14) anordenbar ist, zur Aufnahme in einer Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
Adapterteil zur Anordnung an einem Filterelement (3) in einer Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend ein Umgehungsventil (10) mit einem Ventilkörper (11) und einen Adapterkörper (14) mit wenigstens einer, von einem Ventilkörper (11) verschließbaren Bypassöffnung (16), wobei das Adapterteil, insbesondere der Adapterkörper (14), eingerichtet ist zur dichten Verbindung mit einer Endscheibe (5) des Filterelements (3), wobei der Ventilkörper (11) die Bypassöffnung (16) verschließt und bei einer vorbestimmten Druckdifferenz gegen eine Federkraft öffnet und die Bypassöffnung (16) freigibt.