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Die Erfindung betrifft eine Filter-Kühlkombinationseinheit eines Ölsystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ölsysteme, welche bevorzugt in Form von Kreislaufsystemen ausgebildet sind, sind für hydraulische Anlagen vorgesehen, wobei das Hydraulikfluid, welches in Form von Öl das Kreislaufsystem durchströmt, mit Hilfe eines Ölfilters gereinigt und mit Hilfe eines Kühlers gekühlt werden kann, damit es für eine Vielzahl von Kreisläufen funktionsrelevant und sicher genutzt werden kann.
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Auch sind Ölsysteme zur Vermeidung eines Schadens von relativ zueinander bewegbar ausgebildeten Teilen, bspw. einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Antriebstranges, im Verbrennungsmotorenbau und Kraftfahrzeugbau bekannt.
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Das Ölsystem, in welchem das Öl über einen längeren Zeitraum zirkulieren kann, umfasst üblicherweise neben einer Förderpumpe den Ölfilter zum Filtern von bspw. im Öl vorliegenden Partikel, und einen Kühler zum Reduzieren einer Temperatur des Öls. Dies ist vorzunehmen um bspw. eine bauteilschädigende Dampfblasenbildung zu vermeiden.
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So kann bspw. der Offenlegungsschrift
US 2017/0096115 A1 ein Ölsystem für Achsen entnommen werden, welches eine Filtereinheit und eine Kühleinheit aufweist.
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Die Patentschrift
US 8,720,408 B1 offenbart ein Ölsystem für eine Verbrennungskraftmaschine aufweisend eine Kühleinheit und eine separat ausgefühlte Filtereinheit.
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Die Offenlegungsschrift
US 2019/0055863 A1 offenbart eine Ölkühl-Filtereinheit, wobei ein Ölfilter der Filtereinheit in axialer Richtung und in Durchströmrichtung der Ölkühl-Filtereinheit vor einem Kühler der Filtereinheit angeordnet ist. Mit Hilfe eines Schieberventils ist eine Durchströmung der Ölkühl-Filtereinheit regelbar.
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Aus der Patentschrift
US 5,351,664 A geht eine Filter-Kühlkombinationseinheit hervor, wobei mit Hilfe eines Druckventils ein die Filter-Kühlkombinationseinheit durchströmendes Öl durch die Kühleinheit geleitet wird, sofern ein Druckabfall durch die Filtereinheit gering genug ist. Die Filtereinheit ist neben der Kühleinheit angeordnet, wobei eine Durchströmung der Filtereinheit orthogonal zur Kühleinheit ist.
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Aus der Patentschrift
US 4,207,187 A ist eine Filter-Kühlkombinationseinheit bekannt, wobei eine ungeregelte Kühlung mit Hilfe von Kühlrippen erfolgt, welche einen zylinderförmigen Filter sternförmig durchdringend ausgebildet sind. Die Filter-Kühlkombinationseinheit umfasst ein Überdruckventil.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Filter-Kühlkombinationseinheit eines Ölsystems bereitzustellen, welche kompakt ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Filter-Kühlkombinationseinheit eines Ölsystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Filter-Kühlkombinationseinheit eines Ölsystems weist ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse zur Aufnahme einer Filtereinheit und einer Kühleinheit ausgebildet ist. Die Filtereinheit und die Kühleinheit sind durchströmbar von das Ölsystem durchströmendem Öl ausgebildet, wobei das Gehäuse ein Eintrittselement zum Einströmen des Öls und ein Austrittselement zum Ausströmen des Öls aufweist. Die Filter-Kühlkombinationseinheit besitzt eine Längsachse. Erfindungsgemäß ist die Kühleinheit die Filtereinheit radial und axial umfassend ausgebildet. Der Vorteil der Erfindung ist die Realisierung einer kompakten Filter-Kühlkombinationseinheit, insbesondere sofern die Kühleinheit die Filtereinheit vollständig radial und axial umfassend ausgebildet ist. Eine Längserstreckung der Filter-Kühlkombinationseinheit kann geringgehalten werden, da die Kühleinheit die Filtereinheit umfasst. In Abhängigkeit eines Aufbaus der Kühleinheit kann ebenso eine radiale Ausdehnung der Filter-Kühlkombinationseinheit geringgehalten werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass aufgrund der Umfassung der Filtereinheit durch die Kühleinheit die Kühleinheit einer Umgebung näher angeordnet ist und somit eine Wärmeabfuhr der Kühleinheit an die Umgebung erfolgen kann. Oder mit anderen Worten, es kann ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebung und der Kühleinheit zur Kühlung der Kühleinheit erfolgen.
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Die kompakte Ausführung der Filter-Kühlkombinationseinheit mit ihrer geringen Ausdehnung in radialer Richtung und in Richtung ihrer Längsachse lässt sich bevorzugt herbeiführen durch eine koaxiale Anordnung der Filtereinheit und der Kühleinheit
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Zur Regelung einer Durchströmung der Filter-Kühlkombinationseinheit ist ein Stellelement vorgesehen, wobei dieses vorteilhaft in einer ersten Position die Filtereinheit durchströmbar und die Kühleinheit undurchströmbar und in einer zweiten Position die Filtereinheit undurchströmbar und die Kühleinheit durchströmbar ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass mit einem einzigen Stellelement die Durchströmung der Filter-Kühlkombinationseinheit geregelt werden kann.
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Das Stellelement kann einfach aufgebaut sein, da die koaxiale Anordnung der Filtereinheit und der Kühleinheit koaxial zueinander ausgebildete und in Strömungsrichtung hintereinander liegende Öffnungen der Filtereinheit und der Kühleinheit erlauben.
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Zur effektiven Kühlung bei kompakter Ausbildung ist die Kühleinheit labyrinthartig durchströmbar, wobei vorteilhaft die Durchströmung entlang der Längsachse ist.
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Die Kühleinheit kann aus mehreren Kühlringelementen ausgeführt sein, zwischen denen jeweils ein Strömungskanal zur Durchströmung des Öls ausgebildet ist. Damit auf einfache Weise eine Kühlung realisiert werden kann, ist zumindest eines der Kühlringelemente aus Metall ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Filter-Kühlkombinationseinheit in einem Längsschnitt.
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Eine erfindungsgemäße Filter-Kühlkombinationseinheit 1, welche bevorzugt in einem nicht näher dargestellten Ölsystem positioniert ist, ist wie in 1 abgebildet aufgebaut.
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Die Filter-Kühlkombinationseinheit 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches eine Filtereinheit 3 und eine Kühleinheit 4 aufweist. Die Kühleinheit 4 ist die Filtereinheit 3 in axialer Richtung entlang einer Längsachse 5 der Filter-Kühlkombinationseinheit 1 umfassend ausgebildet. Bevorzugt ist sie, wie im Ausführungsbeispiel abgebildet, die Filtereinheit 3 in axialer Richtung vollständig radial umfassend ausgebildet.
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Die Filter-Kühlkombinationseinheit 1 ist überwiegend in axialer Richtung von Öl durchströmbar, das heißt mit anderen Worten entlang der Längsachse 5 der Filter-Kühlkombinationseinheit 1.
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Die Durchströmung erfolgt ausgehend von einem durchströmbaren Eintrittselement 6 des Gehäuses 2 zu einem durchströmbaren Austrittselement 7 des Gehäuses, wobei das Eintrittselement 6 und das Austrittselement 7 vorteilhaft in Strömungsrichtung gegenüberliegend angeordnet sind. Das Eintrittselement 6 und das Austrittselement 7 sind vorteilhaft in Form von Rohrabschnitten ausgebildet.
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Die Filtereinheit 3 weist an ihrem dem Eintrittselement 6 zugewandt ausgebildeten ersten Filterende 8 eine erste Filteröffnung 9 auf. An ihrem vom ersten Filterende 8 abgewandt ausgebildeten zweiten Filterende 10 weist die Filtereinheit 3 eine zweite Filteröffnung 11 auf, die mit Hilfe eines Stellelementes 12, das vorteilhaft in Form eines Schieberventils ausgeführt ist, geöffnet oder geschlossen werden kann. Somit kann eine Durchströmung der Filtereinheit 3 mit Hilfe des Stellelementes 12 geregelt werden.
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Sofern das Stellelement 12 die zweite Filteröffnung 11 schließt, wobei das Stellelement 12 in einer ersten Position in der Filter-Kühlkombinationseinheit 1 angeordnet ist, strömt das Öl über ein in der Filtereinheit 3 angeordnetes Filterelement 13, welches hohlzylinderförmig ausgebildet ist. Die Strömung des Öls in dieser Position ist mit Hilfe der mit durchgezogenen Linien abgebildeten Pfeilen symbolisiert.
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Die Filtereinheit 3 umfassend ist die Kühleinheit 4 ausgebildet, wobei die Kühleinheit 4 labyrinthartig durchströmbar ist. Hierzu weist die Kühleinheit 4 mehrere topfartig ausgebildete, sich in Richtung der Längsachse 5 erstreckende Kühlringelemente auf, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes Kühlringelement 14 und ein zweites Kühlringelement 15, welche koaxial zueinander angeordnet sind unter Ausbildung eines Strömungskanals 16.
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Das erste Kühlringelement 14, welches der Filtereinheit 3 gegenüberliegend, oder mit anderen Worten diese unmittelbar umfassend ausgebildet ist, weist zur Herbeiführung eines Filterabfuhrkanals 17, über welche das gefilterte Öl in das Austrittselement 7 strömen kann, einen ersten Ringelementdurchmesser D14 auf, welcher größer ist als ein äußerer Durchmesser DF der Filtereinheit 3.
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Das zweite Kühlringelement 15 weist einen zweiten Ringelementdurchmesser D15 auf, welcher wiederum größer ist als der erste Ringelementdurchmesser D14, wobei der Strömungskanal 16 ausgebildet ist. Der zweite Ringelementdurchmesser D15 ist kleiner als ein Gehäusedurchmesser DG des Gehäuses 2, damit ein weiterer Strömungskanal 18 bereitgestellt ist.
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Das erste Kühlringelement 14 weist an seinem ersten Elementboden 19 eine erste Bodenöffnung 20 auf, die mit Hilfe des Stellelementes 12 geöffnet oder geschlossen werden kann. Ebenso weist das zweite Kühlringelement 15 an seinem zweiten Elementboden 21 eine zweite Bodenöffnung 22 auf, die ebenfalls mit Hilfe des Stellelementes 12 geöffnet oder geschlossen werden kann. Die zweite Filteröffnung 11, die erste Bodenöffnung 20 und die zweite Bodenöffnung 22 sind koaxial und in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet.
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Sofern das Stellelement 12 in seiner ersten Position angeordnet ist und die zweite Filteröffnung 11 geschlossen ist, strömt das Öl über das Filterelement 13 in den Filterabfuhrkanal 17 und von dort über die beiden Bodenöffnungen 20, 22 in das Austrittselement 7.
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Sofern das Stellelement 12 sich in seiner zweiten Position befindet, welche in der Figur mit Hilfe eines gestrichelt abgebildeten Stellelements 12 illustriert ist, strömt das Öl über die zweite Filteröffnung 11 in den Strömungskanal 16 und weiter in den weiteren Strömungskanal 18.
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Die zweite Bodenöffnung 22 ist mit Hilfe eines am Stellelement 12 ausgebildeten Schließelementes 23 in der zweiten Position des Stellelementes 12 geschlossen. Aus dem weiteren Strömungskanal 18 strömt das Öl in das Austrittselement 7, welches durchströmbar mit dem Gehäuse 2 ausgeführt ist.
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Damit der Strömungskanal 16 und der weitere Strömungskanal 18 miteinander durchströmbar sind, weisen die beiden Kühlringelemente 14, 15 eine geringere Erstreckung in Richtung der Längsachse 5 als das Gehäuse 2 auf. So ist ein ringförmiger Überströmabschnitt 24 im Gehäuse 2, die beiden Strömungskanäle 16, 18 durchströmbar miteinander verbindend, ausgebildet.
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Das Öl wird an den Kühlringelementen 14, 15 gekühlt, welche bevorzugt aus Metall ausgeführt sind. Da der Filterabfuhrkanal 17 mit Hilfe des ersten Kühlringelementes 14 gebildet ist, kann auch das über die Filtereinheit 3 geführte Öl, welches den Filterabfuhrkanal 17 durchströmt, mit Hilfe des ersten Kühlringelementes 14 gekühlt werden.
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In einem nicht näher abgebildeten Ausführungsbeispiel ist das erste Kühlringelement 14 unmittelbar an das Gehäuse 2 angrenzend ausgebildet, so dass der Filterabfuhrkanal 17 an seinem dem Eintrittselement 6 zugewandt ausgebildeten Ende nahezu oder vollständig geschlossen ist.
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Die Anordnung der Kühleinheit 4 erhöht eine Effizienz der Kühlung, da die Kühleinheit 4 einer Umgebung nahe angeordnet ist, so dass über eine der Umgebung zugewandt ausgebildete Außenfläche des Gehäuses 2 eine Kühlung des Öls herbeigeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0096115 A1 [0005]
- US 8720408 B1 [0006]
- US 2019/0055863 A1 [0007]
- US 5351664 A [0008]
- US 4207187 A [0009]
