DE10358134A1

DE10358134A1 - Fluidfilter

Info

Publication number: DE10358134A1
Application number: DE10358134A
Authority: DE
Inventors: Achim Wagner
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Ein Fluidfilter (1) besitzt ein Gehäuse (2), in dem ein Filterelement (5) angeordnet ist. Das Filterelement (5) trennt eine Rohseite (6) von einer Reinseite (7), wobei die Reinseite (6) mit einem Einlaß und die Reinseite (7) mit einem Auslaß (9) verbunden ist. Eine hohe Druckfestigkeit und eine geringe Baugröße des Fluidfilters (1) können dadurch erreicht werden, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen kugelförmig ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidfilter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der US 5,667,678 ist ein Fluidfilter bekannt, der ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse besitzt, in dem ein zylindrischer Papierfilter angeordnet ist. Ein derartiger Filter dient beispielsweise zur Filtration von Kraftstoff oder Öl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluidfilter der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine hohe Druckfestigkeit und eine geringe Baugröße besitzt.

Diese Aufgabe wird durch einen Fluidfilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Kugelform des Gehäuses ist dieses hinsichtlich der Druckfestigkeit optimiert. Ein derartiger Fluidfilter, insbesondere ein Ölfilter, besitzt eine höhere Druckfestigkeit als ein vergleichbarer Fluidfilter mit einem zylindrischen Gehäuse. Durch die Kugelform ergibt sich eine kompakte Bauweise, so daß der Fluidfilter nur eine geringe Baugröße besitzt. Auch erlaubt die Kugelform die Anwendung neuer Werkstoffe und Materialien in der Herstellung. Weiterhin ist die Ergonomie bezüglich des Aufschraubens per Hand verbessert, da sich eine Kugelform besser von der menschlichen Hand greifen läßt.

Eine gute Ausnutzung des Gehäuseinnenraums kann dadurch erreicht werden, daß die Außenkontur des Filterelements im wesentlichen der Innenkontur des Gehäuses entspricht, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Filterelement ein Spaltraum gebildet ist. Der Spaltraum kann dabei beispielsweise die Rohseite des Fluidfilters umfassen. Dadurch, daß der Spaltraum sich über die gesamte Innenkontur des Gehäuses erstreckt, kann eine große wirksame Filterfläche realisiert werden. Dadurch kann eine gute Filtrationsleistung bei geringer Baugröße erreicht werden. Vorteilhaft ist das Filterelement aus einem formstabilen Filtermedium aufgebaut. Insbesondere ist ein solches Filtermedium dadurch gebildet, daß in eine Form Filterpapierfasern eingespritzt sind. Ein derartiges Filterelement läßt sich auf einfache Weise herstellen. Die aufwendigen Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Papierfilterelements können entfallen, da das Filterpapier flüssig verarbeitet wird. Das Filterelement kann auch ähnlich einem Schwamm beschaffen sein, wobei das Material formstabil ist.

Um sicherzustellen, daß eine Mindestmenge von Fluid von der Rohseite auf die Reinseite tritt, ist vorgesehen, daß das Filterelement mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Filterwirkung besitzt. Dabei besitzt ein Abschnitt eine geringe Filterwirkung, so daß ein vergleichsweise hoher Durchsatz durch diesen Abschnitt des Filterelements erreicht werden kann (Vorfiltrierung). Ein zweiter Abschnitt besitzt eine hohe Filterwirkung. Dadurch kann eine gute Filtration gewährleistet werden, während gleichzeitig eine Grundversorgung mit filtriertem Fluid über den ersten Abschnitt sichergestellt ist. Vorteilhaft weisen die Abschnitte eine unterschiedliche Porengröße und/oder eine unterschiedliche Struktur auf bzw. bestehen aus unterschiedlichen Filtermedien. Über die Porengröße oder die Struktur kann die Filtrationswirkung auf einfache Weise angepaßt werden.

Es ist vorgesehen, daß das Gehäuse einen im wesentlichen zylindrischen Flanschabschnitt besitzt. Zweckmäßig ist an dem Flanschabschnitt ein Boden angeformt, an dem der Einlaß und der Auslaß angeordnet sind. Der Fluidfilter wird mit dem Boden an einem Anschlußflansch festgelegt, in dem Verbindungen zum Einlaß und zum Auslaß hergestellt sind. Dadurch ist eine einfache Montage und Demontage des Fluidfilters möglich. Eine einfache Herstellbarkeit des Fluidfilters kann erreicht werden, wenn das Gehäuse aus zwei Halbschalen gebildet ist, die an einer Trennebene miteinander verbunden sind. Die Trennebene verläuft dabei zweckmäßig parallel zum Boden des Gehäuses. Insbesondere ist eine Halbschale halbkugelförmig ausgebildet. Die beiden Halbschalen können so auf einfache Weise hergestellt werden.

Zweckmäßig ist das Gehäuse aus Metall. Die beiden Halbschalen können so in einem Tiefziehprozeß in einem Arbeitsschritt hergestellt werden. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß das Gehäuse aus Kunststoff ist. Die beiden Halbschalen sind dabei insbesondere durch Spritzgießen hergestellt. Die beiden Halbschalen können miteinander verschweißt sein, beispielsweise sind die beiden Halbschalen durch Laserschweißen oder Reibschweißen miteinander verbunden. Bei einem Gehäuse aus Kunststoff sind die beiden Halbschalen insbesondere durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Bei einem Metallgehäuse ist vorgesehen, daß die Halbschalen durch ein entsprechendes Verfahren miteinander verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Fluidfilter,
2 einen Längsschnitt durch ein Gehäuse eines Fluidfilters,
3–7 einen Fluidfilter im Schnitt in verschiedenen Fertigungsstufen.
Der Fluidfilter 1 besitzt ein Gehäuse 2, das aus einer ersten Halbschale 3 und einer zweiten Halbschale 4 gebildet ist. Das Gehäuse 2 ist im wesentlichen kugelförmig ausgebildet und besitzt einen an der Kugel angeformten, zylindrischen Flanschabschnitt 23. Der Durchmesser a des Flanschabschnitts 23 ist dabei kleiner als der Durchmesser b der das Gehäuse 2 bildenden Kugel. Der Durchmesser a beträgt vorteilhaft 70%–95% des Durchmessers b. Die beiden Halbschalen 3, 4 sind an einer Trennebene 10 miteinander verbunden. Bei dem in 1 gezeigten Fluidfilter 1 sind die beiden Halbschalen aus Metall, wobei die erste Halbschale 3 einen Rand 11 aufweist, der einen Rand 12 der zweiten Halbschale 4 umgibt. Die beiden Halbschalen 3, 4 sind durch ein Schweißverfahren, insbesondere durch Laserschweißen oder Reibschweißen miteinander verbunden. Die beiden Halbschalen 3 und 4 können auch aus Kunststoff bestehen und beispielsweise in einem Spritzgußverfahren hergestellt sein. Die beiden Halbschalen 3 und 4 sind dann insbesondere durch ein Schweißverfahren wie Laserschweißen oder Ultraschallschweißen miteinander verbunden.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein Filterelement 5 angeordnet, das ebenfalls im wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist. Die Außenkontur 26 des Filterelements 5 entspricht der Innenkontur des Gehäuses 2, wobei zwischen der Außenkontur 26 des Filterelements 5 und dem Gehäuse 2 ein Spaltraum 24 gebildet ist, der eine konstante Breite besitzt. Der Spaltraum 24 ist mit einem Einlaß in das Filtergehäuse 2 verbunden und bildet die Rohseite 6 des Fluidfilters 1. Im Inneren des Filterelements 5 erstreckt sich ein zylindrischer Kanal 18, der mit dem Auslaß 9 in Verbindung steht und der die Reinseite 7 des Fluidfilters 1 bildet. Der Kanal 18 ist koaxial zur Symmetrieachse 25 des Fluidfilters 1 angeordnet. Die Symmetrieachse 25 liegt senkrecht zur Trennebene 10 der beiden Halbschalen 3 und 4.
An dem Flanschabschnitt 23 der ersten Halbschale 3 ist ein Ring 14 angeformt, der sich im wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse 25 und parallel zur Trennebene 10 erstreckt. Am Ring 14 ist eine umlaufende Ringnut 15 angeordnet. An einem innerhalb der Ringnut 15 liegenden Bereich besitzt der Ring 14 mehrere über den Umfang verteilte Einlaßöffnungen 8. Im Inneren des Gehäuses 2 liegt am Ring 14 ein Gewindedeckel 13 an, auf dem das Filterelement 5 festgelegt ist. Das Filterelement 5 ist dabei fluiddicht mit dem Gewindedeckel 13 verbunden. Der Gewindedeckel 13 besitzt im Bereich der Einlaßöffnungen 8 Einlaßöffnungen 17, die direkt am Filterelement 5 angeordnet sind und zu Einlaßkanälen 16 führen. Die Einlaßkanäle 16 münden in den beispielsweise als Vorfilter ausgestalteten Abschnitt 19 des Filterelements 5 und/oder den Spaltraum 24, so daß durch die Einlaßöffnungen 8 und 17 und die Einlaßkanäle 16 der Einlaß in den Fluidfilter 1 gebildet ist. Im Zentrum des Gewindedeckels 13 ist ein zur Symmetrieachse koaxialer, hülsenförmiger Abschnitt angeformt, in dem der Auslaß 9 gebildet ist.
Das Filterelement 5 besitzt einen ersten Abschnitt 19 und einen zweiten Abschnitt 20, wobei die beiden Abschnitte 19 und 20 unterschiedliche Filterwirkungen besitzen, wie dies durch die unterschiedliche Schraffur in 1 angedeutet ist. Alternativ hierzu können die beiden Abschnitte 19 und 20 auch gleich ausgelegt sein. Das Filterelement 5 besteht aus einem formstabilen Filtermedium, das beispielsweise schwammartig aufgebaut sein kann und insbesondere aus einem offenporigen Schaum besteht. Ein anderes Filtermedium umfaßt beispielsweise in eine Form eingespritzte Filterpapierfasern. Die unterschiedlichen Filterwirkungen der Abschnitte 19 und 20 können durch eine unterschiedliche Porengröße in den Abschnitten 19 und 20 und/oder durch unterschiedliche Strukturen in den beiden Abschnitten 19, 20 realisiert sein. Über den Abschnitt mit der geringeren Filterwirkung wird ein minimaler Durchfluß durch den Fluidfilter 1 sichergestellt, während der Abschnitt mit der größeren Filterwirkung für eine ausreichende Filtrationswirkung sorgt. Es können auch mehr als zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Filterwirkungen vorgesehen sein. Der zweite Abschnitt 20 ist im wesentlichen in der zweiten Halbschale 4 angeordnet und halbkugelförmig ausgebildet. Der mit dem zweiten Abschnitt 20 fest verbundene erste Abschnitt 19 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei im Inneren des ersten Abschnitts 19 der Kanal 18 als zylindrische Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Die beiden Abschnitte 19 und 20 sind an einer Verbindungsebene 21 miteinander verbunden, die parallel zur Trennebene 10 der beiden Halbschalen 3 und 4 etwa auf der Höhe der Trennebene 10 verläuft und an der der Kanal 18 endet.
In 2 ist das Gehäuse 2 des Fluidfilters 1 geschnitten dargestellt. Der Ring 14 des Fluidfilters 1 besitzt eine zentrale Öffnung 28. Der die Öffnung 28 umgebende Rand 29 ist zur Öffnung 28 hin ins Gehäuseinnere geneigt. Der Gewindedeckel 13 ragt in die Öffnung 28 des Ringes 14, wobei auf der Innenseite des Ringes 14 der Gewindedeckel 13 liegt.
In den 3 bis 7 ist die Herstellung des Fluidfilters 1 verdeutlicht. Wie 3 zeigt, besitzt die erste Halbschale 3 den Rand 11, der gegenüber der eigentlichen Kugelkontur radial leicht nach außen versetzt ist. Im Ring 14 ist die Öffnung 28, die Ringnut 15 und der Rand 29 ausgebildet. Die Halbschale 3 kann bei der Herstellung aus Metall in einem Tief ziehverfahren aus einem Metallblech in einem Arbeitsschritt hergestellt werden. Wie 4 zeigt, wird im nächsten Arbeitsschritt der Gewindedeckel 13 auf dem Ring 14 fixiert. Der Gewindedeckel 13 besteht vorteilhaft aus einem Metall oder Kunststoff und liegt auf dem Rand 29 der Öffnung 28 auf.
Wie 5 zeigt, wird im nächsten Arbeitsschritt das Filterelement 5 in die erste Halbschale 3 eingesetzt. Das Filterelement 5 wird dabei fest mit dem Gewindedeckel 13 verbunden. Im nächsten, in 6 gezeigten Herstellungsschritt wird die zweite Halbschale 4 auf die erste Halbschale 3 aufgesetzt und die beiden Halbschalen 3 und 4 werden an ihren ineinandergesteckten Rändern 11 und 12 durch Schweißen miteinander verbunden. In diesem Arbeitsschritt können die Halbschalen 3, 4 durch ein geeignetes Schweißverfahren wie Laserschweißen oder Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden. Im letzten, in 7 gezeigten Herstellungsschritt des Fluidfilters 1 wird in die Nut 15 im Ring 14 ein Dichtungsring 22 eingesetzt. Der Fluidfilter 1 liegt in montiertem Zustand mit dem Dichtungsring 22 an einem Anschlußflansch an. Der Einlaß und der Auslaß 9 werden von der an dem Gewindedeckel 13 zwischen dem Rand 30 und dem Dichtflansch 31 ausgebildeten Dichtlippe 32 voneinander getrennt, die an dem Anschlußflansch anliegt.
Die Kugelform des Gehäuses 2 führt zu einer hohen Druckstabilität und einem geringen Bauraum des Fluidfilters 1. Durch den Spaltraum zwischen dem Filterelement 5 und dem Gehäuse 2 ergibt sich eine gute Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Volumens, so daß eine große wirksame Filterfläche erreicht werden kann.

Claims

Fluidfilter mit einem Gehäuse (2), in dem ein Filterelement (5) angeordnet ist, wobei das Filterelement (5) eine Rohseite (6) von einer Reinseite (7) trennt, und die Rohseite (6) mit einem Einlaß und die Reinseite (7) mit einem Auslaß (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen kugelförmig ist.
Fluidfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (26) des Filterelements (5) im wesentlichen der Innenkontur des Gehäuses (2) entspricht, wobei zwischen dem Gehäuse (2) und dem Filterelement (5) ein Spaltraum (24) gebildet ist.
Fluidfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (5) aus einem formstabilen Filtermedium aufgebaut ist, wobei das Filtermedium vorzugsweise ein offenporiger Schaum ist.
Fluidfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das formstabile Filtermedium aus in eine Form eingespritzte Filterpapierfasern besteht.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (5) mindestens zwei Abschnitte (19, 20) mit unterschiedlicher Filterwirkung besitzt.
Fluidfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (19, 20) eine unterschiedliche Porengröße aufweisen.
Fluidfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (19, 20) eine unterschiedliche Struktur aufweisen.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen im wesentlichen zylindrischen Flanschabschnitt (23) besitzt.
Fluidfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flanschabschnitt (23) ein Ring (14) angeformt ist, an dem der Einlaß (8) und der Auslaß (9) angeordnet sind.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus zwei Halbschalen (3, 4) gebildet ist, die an einer Trennebene (10) miteinander verbunden sind.
Fluidfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene (10) parallel zu dem einen Boden bildenden Ring (14) verläuft.
Fluidfilter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbschale (4) halbkugelförmig ausgebildet ist.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Metall besteht.
Fluidfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Kunststoff besteht.
Fluidfilter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbschalen (3, 4) miteinander verschweißt sind, insbesondere durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen.
Fluidfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Ringes (14) ein Gewindedeckel (13) angeordnet ist, in der der Auslaß (9) als zentrale Öffnung gebildet ist.