DE19650185A1 - Wechselpatrone, insbesondere Ölfilter oder Lufttrockner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselpatrone, die insbesondere als Ölfilter oder Lufttrockner ausgebildet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Wechselpatrone ist beispielsweise aus der DE-OS 38 02 751 bekannt, wobei die bekannte Wechselpatrone als Lufttrockner ausgebildet ist, der z. B. im Luftkreislauf einer Druckluftbremsanlage eines Fahrzeugs verwendet wird. Die Deckelplatte muß eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen, damit auch bei hohen Drücken eine sichere und dichte Verbin­ dung zwischen dem Luftkreislauf und dem daran angeschlosse­ nen Luftfilter gewährleistet werden kann. Die Deckelplatte wird daher aus dickem Stahlblech oder als Druckgußteil her­ gestellt. Darüber hinaus ist die Deckelplatte relativ kom­ pliziert geformt und macht daher teure Herstellungsverfahren erforderlich, wodurch die Deckelplatte zu einem teuren Bau­ teil wird. Dies ist um so nachteiliger, als es sich bei ei­ ner solchen Wechselpatrone um ein in großer Stückzahl herge­ stelltes Wegwerfprodukt handelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wechselpatrone der Ein­ gangs genannten Art anzugeben und derart auszugestalten, daß sie bei Aufrechterhaltung ihrer Leistungsfähigkeit einfacher herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wechselpatrone mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Da die Deckelplat­ te entsprechend der Erfindung aus zwei separaten Elementen besteht, nämlich dem Scheibenelement und der Buchse, ist es möglich, diese Elemente auf unterschiedliche Weise herzu­ stellen. Die Buchse ist dabei ein preiswertes Standardteil, während das Scheibenelement beispielsweise ein einfaches Stanzteil aus dickem Stahlblech sein kann.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wechselpatrone sieht vor, daß das Scheibenelement in axialer Richtung form­ schlüssig an der Buchse gehalten sein kann, insbesondere kann die Buchse dann auf ihrer Außenseite einen umlaufenden Absatz aufweisen, gegen den das Scheibenelement zur Anlage kommt. Diese Maßnahmen gewährleisten eine sichere Kraftüber­ tragung von der Buchse über das Scheibenelement auf das Ge­ häuse.

Bei einer verbesserten Ausführungsform kann auf der Außen­ seite der Deckelplatte ein, insbesondere durch Bördelung, mit dem Gehäuse verbundener Haltering angeordnet sein, mit dem die Deckelplatte am Gehäuse befestigt ist. Auf diese Weise kann die Deckelplatte besonders schnell und einfach am Gehäuse befestigt werden, was gerade für die Herstellung ei­ nes Massenproduktes von großem Vorteil ist.

Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann das Scheibenelement zwischen Haltering und Buchse drehgesi­ chert gehalten sein, wodurch im Haltering Öffnungen vorgese­ hen werden können, die den Eintrittsöffnungen des Schei­ benelementes entsprechen, wobei das Scheibenelement gegen­ über dem Haltering fixiert wird, wenn die korrespondierenden Öffnungen einander deckungsgleich gegenüberliegen.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Wechsel­ patrone nach der Erfindung kann der Haltering an der Buchse befestigt sein. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Deckel mit Deckelplatte, Scheibenelement und Buchse als se­ parate Baugruppe vorzumontieren, so daß zur Endmontage nur noch der insoweit fertiggestellte Deckel mit dem Gehäuse verbunden werden muß.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Wechselpatrone kann das Scheibenelement aus ei­ ner Wellblechscheibe mit radial verlaufenden Wellentälern und Wellenbergen bestehen. Ein derartiges Scheibenelement ist ein besonders preiswert herstellbares Bauteil, das den­ noch die erforderlichen Steifigkeitswerte aufweist. Dabei wird der Einsatz eines so einfachen, leicht herstellbaren Bauteils erst durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wechselpatrone ermöglicht.

Eine andere Ausgestaltung der Wechselpatrone sieht vor, daß die radial verlaufenden Scheitellinien der Wellentäler in einer Ebene und die radial verlaufenden Scheitellinien der Wellenberge auf einem radial nach außen abfallenden Kegel liegen können, wodurch die Steifigkeit der Wellblechscheibe wirkungsvoll an den Verlauf der an ihr angreifenden Biegemo­ mente angepaßt ist. Eine weitere Verbesserung der Steifig­ keit der Wellblechscheibe wird erreicht, indem die Wellen­ berge und die Wellentäler der Wellblechscheibe im wesentli­ chen rechteckige Querschnitte aufweisen, da sich durch diese Maßnahme die den Biegekräften ausgesetzten Flächenträgheits­ momente vergrößern.

Um möglichst geringen nachteiligen Einfluß auf die Steifig­ keit der Wellblechscheibe zu haben, können bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Eintrittsöffnungen für das Fluid in den Wellentälern der Wellblechscheibe vorgesehen sein.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Wechselpatrone ein Luftfilter sein, dessen Gehäuse als Außentopf ausgebil­ det ist, in dem ein Innentopf angeordnet ist, der ein Trocknungsmittel enthält und durch einen Aufsatz verschlos­ sen ist, wobei der Aufsatz auf seiner vom Inneren des Innen­ topfes abgewandten Seite nach außen abstehende, im wesentli­ chen radial verlaufende, Leitprofile aufweist. Diese Ausge­ staltung verbessert die Durchströmung des Luftfilters, so daß ein erhöhter Volumenstrom möglich ist und die Leistungs­ fähigkeit des Luftfilters verbessert wird. Insbesondere wird durch diese Ausgestaltung der Erfindung der Strömungsweg der Luft innerhalb des Gehäuses derart verlängert, daß sich mit­ geführte Feuchtigkeit in Tröpfchenform an der Innenwand des Gehäuses (12) absetzen und nach unten, das heißt in Richtung Deckel 44, ablaufen kann.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Wechselpatrone anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht auf einen Teil der erfindungsgemäßen Wechselpatrone,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Wellblechscheibe nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Wellblechscheibe aus Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Deckels gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine Ansicht von unten auf eine Abdeckung eines In­ nentopfes der als Luftfilter ausgebildeten Wechsel­ patrone nach der Erfindung und

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht auf die Abdeckung nach Fig. 5.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Wechselpatrone 10 ein als zy­ lindrischen Außentopf 12 ausgeführtes Gehäuse auf. Nach der einen Seite schließt sich, entsprechend Fig. 1 oben, an den Außentopf 12 ein zugehöriger Topfboden an, was jedoch nicht dargestellt ist. Auf der anderen Seite, entsprechend Fig. 1 auf der unteren Seite, ist der Außentopf 12 durch Bördelung mit einem Haltering 18 verbunden, der in einer ringförmig ausgebildeten Aufnahme 20 einen Dichtring 22 trägt und eine zentrische Öffnung 24 aufweist. Im Umfangsbereich dieser Öffnung 24 ist der Haltering 18 auf der dem inneren des Au­ ßentopfes 12 zugewandten Seite an einer zylindrischen Buchse 26, z. B. durch Schweißen, befestigt. Auf der Innenseite die­ ser Buchse 26 ist ein Gewinde 28 als Befestigungsmittel vor­ gesehen, mit dem die Wechselpatrone 10 an ein entsprechendes Aggregat anschließbar ist. Als Aggregat kommt beispielsweise eine Druckluftbremsanlage in Frage, wenn die Wechselpatrone als Lufttrockner ausgebildet ist, oder ein Ölkreislauf, wenn die Wechselpatrone als Ölfilter ausgebildet ist. Dabei ge­ währleistet der Dichtring 22, daß die Wechselpatrone 10 dicht mit dem jeweils angeschlossenen Aggregat verbunden ist.

Auf der Außenseite der Buchse 26 ist ein Scheibenelement 30 aufgesetzt, das dazu mit einer zentrischen Öffnung 32 verse­ hen ist. Buchse 26 und Scheibenelement 30 bilden auf diese Weise eine aus zwei separaten Bauteilen aufgebaute Deckel­ platte 31. Das Scheibenelement 30 liegt mit seiner im we­ sentlichen ebenen Unterseite auf dem Haltering 18 auf, wäh­ rend es im Umfangsbereich der zentrischen Öffnung 32 mit seiner Oberseite gegen einen auf der Außenseite der Buchse 26 ringförmig umlaufenden Absatz 34 zur Anlage kommt. Das Scheibenelement 30 wird auf diese Weise zwischen Absatz 34 und Haltering 18 in axialer Richtung vorzugsweise spielfrei gesichert gehalten.

Im Haltering 18 sind zwischen dem Dichtring 22 und der Buch­ se 26 entlang eines Kreises mehrere Einlaßöffnungen 36 für ein Fluid eingebracht, die mit entsprechenden Einlaßöffnun­ gen 38 im Scheibenelement 30 zusammenwirken. Dazu wird das Scheibenelement 30 gegenüber dem Haltering 18 so positio­ niert, daß die Einlaßöffnungen 36 und 38 deckungsgleich übereinander liegen, und das Scheibenelement wird in dieser Position gegen Verdrehen gesichert, beispielsweise durch Verschweißen mit dem Haltering 18 oder mit in die Einlaßöff­ nungen 38 des Scheibenelements 30 eingreifenden Nasen am Um­ fang der Einlaßöffnungen 36 des Halteringes 18.

Das Scheibenelement ist in einer bevorzugten Ausführungsform als Wellblechscheibe 30 ausgeführt, die in den Fig. 2 und 3 jeweils in einer Einzeldarstellung wiedergegeben ist. Die Wellblechscheibe 30 weist radial verlaufende Wellenberge 40 und Wellentäler 42 auf. Die Querschnitte der Wellenberge 40 und Wellentäler 42 sind im wesentlichen rechteckig, wobei die Höhe der Querschnitte radial nach außen abnimmt, während gleichzeitig die Breite der Querschnitte zunimmt. Dabei lie­ gen die Wellentäler 42 bzw. ihre Scheitellinien 43 in einer Ebene und die Wellenberge 40 bzw. deren Scheitellinien 41 liegen auf einem in radialer Richtung nach außen abfallenden stumpfen Kegel. Diese Ausgestaltung der Wellblechscheibe 30 gewährleistet eine hohe Biegesteifigkeit, während sie aus wenig Material und mit einfachen Umformvorgängen herstellbar ist und somit ein preiswertes Bauteil ist.

In den Wellentälern 42 sind in der Nähe der zentrischen Öff­ nung 32 die kreisförmigen Öffnungen 38 ausgespart. Sie sind bezüglich der zentrischen Öffnung 32 auf einem konzentri­ schen Kreis 39 angeordnet.

Entsprechend Fig. 4 ist ein Deckel 44 für den Außentopf 12 zum Einsetzen in den Außentopf 12 als komplette Baugruppe bereits vormontiert. Der Deckel 44 umfaßt dabei die aus der Buchse 26 und dem Scheibenelement 30 gebildete Deckelplatte 31 und den Haltering 18. Zum Zusammenbau des Deckels 44 wird das Scheibenelement 30 auf die Buchse 26 aufgeführt, bis es am Absatz 34 zur Anlage kommt. Anschließend wird der Halte­ ring 18 auf die Buchse 26 aufgesetzt und vorzugsweise mit dieser verschweißt. Der Rand des Halterings 18 ist zur Vor­ bereitung der Bördelverbindung mit dem Rand des Außentopfes 12 bereits vorgebogen. Die Vormontage des Deckels 44 ermög­ licht dann eine schnelle Endmontage und eine einfache Ver­ bindung dieser Baugruppe mit dem Außentopf 12.

Für den Fall, daß die Wechselpatrone als Lufttrockner 10 ausgeführt ist, ist im Außentopf 12 ein Innentopf 14 so an­ geordnet, daß sich zwischen dem Außentopf 12 und dem Innen­ topf 14 ein Ringspalt 16 ausbildet. Dabei enthält ein Innen­ raum 46 des Innentopfes 14, entsprechend Fig. 1, ein nur teilweise dargestelltes Trocknungsmittel 48. Die zu trock­ nende Luft wird im Ringspalt 16, entsprechend Fig. 1 nach oben, weggeführt, wo sie durch den nichtgezeigten Boden des Innentopfes 14 in den Innenraum 46 eintreten und das Trocknungsmittel 48 durchströmen kann. Der Innenraum 46 wird durch eine Vliesmatte 50 begrenzt, die luftdurchlässig ist und das Trocknungsmittel 48 im Innenraum 46 einschließt. Die Vliesmatte 50 ist umfangsmäßig zwischen der Innenseite des freien Endes des Innentopfes 14 und der Außenseite eines zy­ lindrischen Abschnittes 51 eines Aufsatzes 52 eingespannt und liegt auf dem Aufsatz 52 auf. Dieser Aufsatz 52 ist sei­ nerseits auf der Buchse 26 abgestützt, die dazu einen oberen Ansatz 54 aufweist, der von einem korrespondierenden Ansatz 56 an einem Zentralkörper 53 des Aufsatzes 52 umfaßt ist, wobei zwischen Ansatz 56 des Aufsatzes 52 und dem oberen An­ satz 54 der Buchse 26 eine Dichtung 58 angeordnet ist.

Der Zentralkörper 53 des Aufsatzes 52 dient einerseits als Auflage für die Vliesmatte 50 und ist andererseits mit Öff­ nungen versehen, die einen Auslaß für die getrocknete Luft bilden. Die getrocknete Luft kann dann durch den Innenraum der Buchse 26 strömen, der somit gleichzeitig als Austritts­ öffnung 60 für das Fluid dient.

Die zu trocknende Luft tritt durch die Einlaßöffnungen 36 und 38 in den Lufttrockner 10 ein und durchquert dabei den Maltering 18 und das Scheibenelement 30. Die zu trocknende Luft gelangt dann in eine Kammer 62, die zwischen dem Schei­ benelement 30 und einem, den Zentralkörper 53 umfassenden, scheibenförmigen Bereich 64 des Aufsatzes 52 ausgebildet ist. Von dieser Kammer 62 aus strömt die Luft in den Ring­ spalt 16, von wo aus sie den oben beschriebenen Verlauf durch den mit dem Trocknungsmittel 48 befüllten Innenraum 46 nimmt.

Um einen größeren Luftdurchsatz zu ermöglichen, ist der scheibenförmige Bereich 64 des Aufsatzes 52 im wesentlichen konisch ausgeführt, wodurch die ankommende Luft in Richtung auf den Ringspalt 16 umgeleitet wird. Um die Zuströmung der Luft in den Ringspalt 16 weiter zu verbessern, sind am scheibenförmigen Bereich 64 in die Kammer 62 hineinragende, im wesentlichen radial verlaufende Leitprofile 66 angeord­ net.

Die Leitprofile 66 erstrecken sich in radialer Richtung über den Umfang des zylindrischen Abschnittes 51 des Aufsatzes 52 hinaus, jedoch nicht ganz bis zur Innenseite des Außentopfes 12, so daß dort noch ein Ringspalt 78 verbleibt. Die Leit­ profile 66 weisen in einer vorteilhaften Variante in Verlän­ gerung zum zylindrischen Abschnitt 51 eine Aussparung 80 auf, die es ermöglicht, daß der Innentopf 14 noch weiter über den zylindrischen Abschnitt 51 auf den Deckel 44 zu be­ wegt werden kann. Dies ist für den Fall vorgesehen, daß das Trocknungsmittel 48 unterschiedliche Volumen einnimmt. Der Innentopf 14 kann somit diesem Ausgleichsvorgang Rechnung tragen, wobei auch entsprechende, z. B. zwischen den nichtge­ zeigten Topfböden der Töpfe 12 und 14 angeordnete, Federmit­ tel vorgesehen sind.

Der Aufsatz 52 bewirkt einerseits einen Verschluß des Innen­ raumes 46 des Innentopfes 14, andererseits, über seine Ver­ bindung zur Buchse 26, eine zentrierende Positionierung des Innentopfes 14 bezüglich des Außentopfes 12 und darüber hin­ aus beeinflußt er den Luftdurchsatz mit Hilfe der Gestaltung seines, die Leitprofile 66 tragenden, scheibenförmigen Be­ reichs 64.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform, entsprechend Fig. 5, haben die Leitprofile 66 des kreisförmigen Aufsatzes 52 einen gekrümmten Verlauf. Diese Maßnahme bewirkt, daß die Luft beim Durchströmen der Kammer 62 eine tangentiale Ge­ schwindigkeitskomponente erhält, wodurch sich deren gesamte Strömungsgeschwindigkeit erhöht und der Volumenstrom ent­ sprechend vergrößert wird.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Leitprofile 66 so gekrümmt, daß sie jeweils auf ei­ nem Abschnitt einer Ellipse 70 liegen, die eine kleine Halb­ achse 72 und eine große Halbachse 74 aufweist. Die kleine Halbachse 72 der zur Gestaltung der Leitprofile 66 bevorzug­ ten Ellipse 70 ist halb so groß wie der Radius 76 eines Kreises 77, der konzentrisch zum Mittelpunkt 82 des Aufsat­ zes 52 angeordnet ist und die Leitprofile 66 jeweils an ih­ rem radial außenliegenden Endpunkt 68 berührt. Die große Halbachse 74 dieser bevorzugten Ellipse 70 ist so groß ge­ wählt, daß ihr Quadrat gleich dem Quadrat des Radius 76 ab­ züglich dem Quadrat der kleinen Halbachse 72 ist. Mit ande­ ren Worten, jedes Leitprofil 66 verläuft entlang eines Qua­ dranten der Ellipse 70, der durch den Mittelpunkt 82 des Aufsatzes 52 und den Endpunkt 68 des jeweiligen Leitprofiles 66 begrenzt ist.

Entsprechend Fig. 6, rechte Hälfte, können die Leitprofile 66 bei einer anderen Ausgestaltungsform sich auch so weit in die Kammer 62 erstrecken, daß sie sich auf der Oberseite des Scheibenelementes 30 abstützen, Fig. 1. Diese Maßnahme be­ wirkt eine noch stärkere Umleitung der Strömung und gleich­ zeitig eine stabilere Ausführungsform, da sich die einzelnen Bauteile, insbesondere Aufsatz 52 und Scheibenelement 30, gegenseitig abstützen. In der linken Hälfte der Fig. 6 ist die auch in Fig. 1 dargestellte, kürzere Ausführungsform der Leitprofile 66 wiedergegeben.

Claims (12)

1. Wechselpatrone, die insbesondere als Ölfilter oder Lufttrockner ausgebildet ist, mit einem durch einen Deckel (44) verschlossenen Gehäuse (12), wobei der Deckel (44) eine am Gehäuse (12) befestigte Deckelplatte (31) aufweist, die Öffnungen (38, 60) für den Ein- und Austritt eines Fluids und Mittel (28) zur lösbaren Befestigung der Wechselpatrone enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelplatte (31) aus einem Scheibenelement (30) und einer separat ausgeführten Buchse (26) besteht, wobei das Scheibenelement (30) die Eintrittsöffnungen (38) für das Fluid und eine zentrische Öffnung (32) enthält, in die die Buchse (26) eingebracht ist, und wobei die Innenseite der Buchse (26) die Befestigungsmittel (28) für die Wechselpa­ trone und die Austrittsöffnung (60) für das Fluid aufweist.

2. Wechselpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenelement (30) in axialer Richtung formschlüs­ sig an der Buchse (26) gehalten ist.

3. Wechselpatrone nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (26) auf ihrer Außenseite einen umlaufenden Absatz (34) aufweist, gegen den das Scheibenelement (30) zur Anlage kommt.

4. Wechselpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Deckelplatte (31) ein mit dem Ge­ häuse (12) verbundener Haltering (18) angeordnet ist, mit dem die Deckelplatte (31) am Gehäuse (12) befestigt ist.

5. Wechselpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (18) durch Bördelung mit dem Gehäuse (12) verbunden ist.

6. Wechselpatrone nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenelement (30) zwischen Haltering (18) und Buchse (26) drehgesichert gehalten ist.

7. Wechselpatrone nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (18) an der Buchse (26) befestigt ist.

8. Wechselpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenelement (30) aus einer Wellblechscheibe mit radial verlaufenden Wellentälern (42) und Wellenbergen (40) besteht.

9. Wechselpatrone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Scheitellinien (43) der Wellen­ täler (42) in einer Ebene und die radial verlaufenden Schei­ tellinien (41) der Wellenberge (40) auf einem radial nach außen abfallenden Kegel liegen.

10. Wechselpatrone nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (40) und die Wellentäler (42) der Well­ blechscheibe (30) im wesentlichen rechteckige Querschnitte aufweisen.

11. Wechselpatrone, nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (38) für das Fluid in den Wellen­ tälern (42) der Wellblechscheibe (30) vorgesehen sind.

12. Luftfilter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse als Außentopf (12) ausgebildet ist, in dem ein Innentopf (14) angeordnet ist, der ein Trocknungsmittel (48) enthält und durch einen Aufsatz (52) verschlossen ist, wobei der Aufsatz (52) auf seiner vom Inneren des Innentop­ fes (14) abgewandten Seite (64) nach außen abstehende, im wesentlichen radial verlaufende, Leitprofile (66) aufweist.