DE19746752A1 - Ring-Filtereinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ring-Filtereinsatz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bisher bekannte gattungsgemäße Ölfiltereinsätze für Brenn­ kraftmaschinen bestehen aus einer rohrförmigen radial durch­ lässigen Trägerzarge als Stützgerüst für ein Filtermaterial, das die Trägerzarge ringförmig umschließt. Das Filtermateri­ al wird radial von außen vom zu reinigenden Medium ange­ strömt und gelangt nach dem Passieren des Filtermaterials in einen Reinraum im Inneren des Filtereinsatzes, von dem aus das gereinigte Medium der weiteren Verwendung zugeführt wird. Das Filtermaterial ist in der Regel ein sternförmig gefaltetes Bahnenmaterial.

An mindestens einer Stirnseite des Filtereinsatzes ist eine Endscheibe angeordnet, die dicht mit der jeweiligen Stirn­ seite des Filtereinsatzes und zumindest kraftschlüssig mit der Trägerzarge verbunden ist, wodurch an dieser Stirnseite ein strömungsdichter Abschluß zwischen der Rohseite und dem gegenüber dem Filtergehäuse zu dichtenden Reinraum besteht.

Die Endscheibe weist eine zentrale Ausnehmung auf, über die das gereinigte Medium aus dem Reinraum abströmen kann. In die Ausnehmung ist jeweils ein Dichtring eingesetzt.

Bei einer Dichtung des Filtereinsatzes in einem Filtergehäu­ se durch ein axiales Verspannen über den Dichtring sind die in Achsrichtung wirkenden Druckkräfte problematisch. Das Filtermaterial ist nämlich zur Aufnahme von Kräften ungeeig­ net; derartige Kräfte können das Filtermaterial schädigen und zur Funktionsunfähigkeit des Filtereinsatzes führen.

Um eine Beschädigung des Filtermaterials zu vermeiden und zugleich eine hohe Dichtwirkung zu erzielen, wird zwischen dem Filtermaterial und der jeweils zugehörigen Endscheibe eine relativ dicke Klebemittelschicht eingebracht. Das Kle­ bemittel gleicht Längentoleranzen zwischen den Endscheiben des Filtereinsatzes und der Trägerzarge aus. Dadurch besteht über die Klebemittelschicht ein Kraftschluß zwischen der Trägerzarge und einer jeweils angrenzenden Endscheibe. Hier­ aus resultiert wiederum, daß die axialen auf den Filterein­ satz einwirkenden Einspannkräfte primär von der Trägerzarge aufgenommen werden können. Das Filtermaterial erfährt damit axial keine materialschädigende Druckbeaufschlagung. Das Klebemittel auf eine Endscheibe aufzubringen, ist zeitauf­ wendig und kostenintensiv. Die Klebeschicht benötigt zum Aushärten eine relativ lange Zeitspanne, während der Fil­ tereinsatz nicht weiter verarbeitet werden kann. Außerdem wird nicht ausgeschlossen, daß zumindest ein Teil der Axial­ kräfte auch auf das Filterelement übertragen wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen gattungsge­ mäßen Filtereinsatz auszubilden, der kostengünstig in Groß­ serie herstellbar ist und bei dem das Filtermaterial sicher vor axialen Einspannkräften geschützt wird. Die Endscheiben sollen insbesondere aus plastifizierbarem Kunststoff beste­ hen, in den die Stirnseiten eines aus sternförmig gefaltetem Bahnenmaterial bestehenden Filtermaterials dicht einplasti­ fizierbar sind.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen gattungsge­ mäßen Filtereinsatz mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die axialen Einspann­ kräfte, denen ein in ein Filtergehäuse eingesetzter Fil­ tereinsatz ausgesetzt ist, zumindest an einem Stirnende des Filtereinsatzes ohne eine axiale Krafteinleitung auf die an diesem Ende liegende Endscheibe zu übertragen. Daher werden die axial von dem Faltgehäuse aus auf den Filtereinsatz ein­ wirkenden Einspannkräfte unmittelbar über den Dichtring auf die Trägerzarge übertragen, mit der Folge, daß das Filterma­ terial von Axialkräften vollständig entlastet ist. Eine Be­ schädigung des Filtermaterials wird somit vermieden.

Bei einer in Längsrichtung auf den Filtereinsatz wirkenden Einspannkraft, wie sie sich bei einem axial dichten Verspan­ nen des Filtereinsatzes in einem Filtergehäuse ergibt, ver­ formt sich jeder der beiden Dichtringe axial und radial und legt sich dabei mit Druck an den Öffnungsrand der jeweiligen Endscheibe des Filtereinsatzes an, wodurch ein strömungs­ dichter Abschluß zwischen Dichtring und zugehöriger End­ scheibe bewirkt ist. Der jeweilige Auflagesitz der Träger­ zarge für einen Dichtring ist zweckmäßig als Ringschulter mit einer axialen und einer radialen Anschlagfläche ausgebildet, wobei die axiale Anschlagfläche gegenüber der radialen An­ schlagfläche geneigt ist. Die axiale Anschlagfläche steigt insbesondere zu dem jeweiligen axialen Ende des Filterein­ satzes hin konusförmig an und schließt mit der radialen An­ schlagfläche einen Winkel von etwa 70° bis 80° ein. Durch diese Ausführung des Auflagesitzes wird verhindert, daß der Dichtring auf dem Auflagesitz unter der Wirkung der axialen Druckkraft nach radial innen abrutschen kann. Der Dichtring ist jeweils durch die ansteigende axiale Anschlagfläche des Auflagesitzes gezwungen, sich an die radiale Anschlagfläche anzulegen. Jeder Dichtring liegt jeweils mit Druck sowohl an der axialen als auch an der radialen Anschlagfläche der Trä­ gerzarge an.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Endscheiben aus einem ko­ stengünstigen Material, insbesondere aus einem plastifizier­ baren Kunststoff, bestehen können, mit dem eine dichte Ver­ bindung zu dem Filtereinsatz erzeugbar ist. Bei Verwendung eines plastifizierbaren Kunststoffes werden die dem Filter­ material jeweils zugewandten Seiten aufgeschmolzen, wobei die Stirnseiten des Filtermaterials in die Endscheiben ein­ plastifiziert werden. Der Einsatz von Klebemittel entfällt.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeich­ nungen zu entnehmen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Filtereinsatz im Längsschnitt in einem strich­ punktiert angedeuteten Filtergehäuse,

Fig. 2 den Filtereinsatz in Draufsicht,

Fig. 3 Detail "III" aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Der dargestellte Öl- oder Kraftstoffiltereinsatz 1 für Ver­ brennungsmotoren besteht aus einer Kunststoff-Trägerzarge 2, einem Filtermaterial 3 in der Form eines sternförmig gefal­ teten Bahnenmaterials und einer an jeder Stirnseite des Fil­ tereinsatzes 1 angeordneten Endscheibe 5 mit jeweils einem Dichtring 7. Die Trägerzarge 2 ist rohrförmig und radial durchlässig. Das Filtermaterial 3 in der Form des sternför­ mig gefalteten Bahnenmaterials umschließt ringförmig den Au­ ßenmantel der Trägerzarge 2. Die einzelnen Filterfalten des Filtermaterials 3 liegen radial am Außenmantel der Träger­ zarge 2 an. Das Filtermaterial 3 wird radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Medium durchströmt, das nach dem Passieren des Filtermaterials 3 durch Ausnehmungen in der Trägerzarge 2, die zwischen ein Stützgerüst bildenden Ringelementen und Längsstegen der Trägerzarge 2 ausgebildet sind, in den Reinraum 4 geleitet wird. Das gereinigte Medium strömt durch einen der beiden Dichtringe 7, die jeweils in eine zentrale Ausnehmung 6 in den Endscheiben 5 eingesetzt sind, aus dem Filter ab. In der Fig. 1 deuten Strömungspfei­ le den Durchfluß durch den Filtereinsatz an.

Die Dichtringe 7 liegen mit radial außen gerichtetem Druck jeweils am Öffnungsrand einer Ausnehmung 6 in der jeweiligen Endscheibe 5 an. Hierdurch ist die jeweils außerhalb des Filtermaterials 3 liegende Rohseite 21 zwischen den Dich­ tringen 7 und der jeweils zugehörigen Endscheibe 5 strö­ mungsdicht gegenüber dem Reinraum 4 im Inneren des Fil­ tereinsatzes 1 abgeschlossen. Im übrigen sorgen bei in ein Filtergehäuse 17 eingesetztem Filtereinsatz 1 die Dichtringe 7 durch Anlage an dem Filtergehäuse 17 für die erforderliche Dichtung zwischen Roh- und Reinraum 21 bzw. 4.

Jeder der beiden Dichtringe 7 liegt an einem Auflagesitz der Trägerzarge 2 an, der jeweils als Ringschulter 8 mit einem axial überstehenden Randabschnitt 13 ausgebildet ist. Die jeweils radial innenliegende Mantelfläche der Wandabschnitte 13 bildet eine radiale Anschlagfläche 10 für den jeweiligen Dichtring 7. Zwischen dem Wandabschnitt 13 und dem Innenman­ tel 14 der Trägerzarge 2 ist eine stirnseitige axiale An­ schlagfläche 9 gebildet.

Die axiale Anschlagfläche 9 ist abgeschrägt und verläuft ge­ neigt gegenüber der Horizontalen. Die axiale Anschlagfläche 9 steigt zum jeweils zugewandten axialen Ende des Filterein­ satzes 1 hin konusförmig an, wobei der Winkel der axialen Anschlagfläche 9 zur radialen Anschlagfläche 10 etwa 70° bis 80° beträgt. Die durch die Neigung der axialen Anschlagflä­ che 9 ringförmige Vertiefung im Übergang zur radialen An­ schlagfläche 10 verhindert, daß der Dichtring 7 unter einem axialen Anpreßdruck nach radial innen ausweichen kann. Die Neigung zwingt den Dichtring 7 zur Anlage an die radiale An­ schlagfläche 10.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, übersteigt die Länge l_f des Filtermaterials die Länge l_z der Trägerzarge 2. Die Stirnbe­ reiche des Filtermaterials 3 sind jeweils in die Endscheiben 5, die aus einem plastifizierbaren Kunststoff gefertigt sind, eingeschmolzen, wodurch eine dichte Verbindung herge­ stellt ist. Der Bereich, in den das Filtermaterial einpla­ stifiziert ist, erfaßt nur einen Teilbereich der Höhe einer Endscheibe. Die Länge l_z der Trägerzarge 2 ist so gewählt, daß zwischen den Stirnseiten 15 der Wandabschnitte 13 auf der Trägerzarge 2 und den Innenseiten 16 der Endscheiben 5 ein Spalt der Höhe d ausgebildet ist; die Länge l_z der Trä­ gerzarge 2 ist also geringer als der Abstand l_s zwischen den beiden Endscheiben 5. Wegen des axialen Spaltes hat die Trä­ gerzarge 2 axial zunächst keinen unmittelbaren Kontakt mit den Endscheiben 5. Dadurch sind die Endscheiben 5 und das Filtermaterial 3 von jeglicher axialen Anpreßkraft, die durch ein axiales Verspannen des Filters in einem Filterge­ häuse erzeugt wird, befreit. Hierdurch wird eine Beschädi­ gung des Filtermaterials 3 sicher vermieden. Die axiale An­ preßkraft wird ausschließlich über den Dichtring 7 unmittel­ bar auf die praktisch frei schwimmend gelagerte Trägerzarge 2 übertragen. In der Fig. 1 sind die axialen Einspannkräfte mit Pfeilen F symbolisiert.

Am Innenumfang der Endscheiben 5 kann jeweils eine Ringstufe 12 vorgesehen sein. Von den beiden hierdurch gebildeten In­ nendurchmessern ist der größere der Trägerzarge 2 zugewandt. Hierdurch erhalten die Dichtringe 7 eine Fixiersicherung in­ nerhalb der Endscheiben 5 gegen ein Herausfallen aus dem Filtereinsatz 1.

Aus der strichpunktierten Darstellung des Filtergehäuses 17 in Fig. 1 läßt sich die Einbausituation des Filtereinsatzes 1 in dem Filtergehäuse 17 erkennen. Die Stutzen 19 pressen die jeweiligen Dichtringe 7 radial nach außen gegen den Öff­ nungsrand der Ausnehmung 6 in der jeweiligen Endscheibe 5, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Außenmantel des Dicht­ ringes 7 und der Ausnehmung 6 erzeugt wird. Das Aufspreizen der Dichtringe 7 durch die Stutzen 19 bewirkt außerdem ein Abdichten zwischen dem Innenmantel der Dichtringe 7 und dem Stutzen 19. Durch die axiale Einspannung des Filtereinsatzes über die Dichtringe 7 ist ferner eine axiale Dichtung gegen­ über dem Filtergehäuse gegeben bzw. möglich.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an beiden Stirnseiten des Filtereinsatzes 1 Dichtringe 7 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Lösung kann selbstverständlich auch bei einem Filtereinsatz 1 realisiert sein, der auf einer axialen Endseite mit einer geschlossenen Endscheibe versehen ist. Der Kern der Erfindung besteht nämlich allein darin, axiale Einspannkräfte bei einem gattungsgemäßen Ringfiltereinsatz 1 von dem Filtermaterial 3 fern zu halten. Dafür reicht es aus, wenn an einem axialen Stirnende des Filtereinsatzes 1 eine Ringdichtung 7 beweglich in der zugehörigen Endscheibe 5 gelagert ist. Denn auch in einem solchen Fall werden die axialen Einspannkräfte ohne Beeinflussung des Filtermateri- als 3 innerhalb des Filtereinsatzes 1 übertragen. Die Trä­ gerzarge 2 darf an der geschlossenen Endscheibe kraftschlüs­ sig anliegen. Dies ergibt sich daraus, daß an der gegenüber­ liegenden offenen Endscheibe 5 keine axialen Kräfte übertra­ gen werden, so daß die axialen Einspannkräfte vollständig über die Trägerzarge 2 und die geschlossene Endscheibe 5 übertragen werden.

Claims (7)

1. Ring-Filtereinsatz zum Einsatz in ein Filtergehäuse, insbesondere für ein Öl- oder Kraftstoffilter eines Verbren­ nungsmotors, mit einer Trägerzarge (2) in einem radial in­ nerhalb des Filtereinsatzes liegenden Reinraum (4) für das zu reinigende Medium, einem die Trägerzarge (2) umschließen­ den Filtermaterial (3), mindestens einer Endscheibe (5) mit einer mit dem Reinraum (5) kommunizierenden Ausnehmung (6) an einer Stirnseite des Filtermaterials (3) und mit einem in die Ausnehmung (6) der mindestens einen Endscheibe (5) dicht einragenden Dichtring (7),
gekennzeichnet durch die Merkmale,

• - die Trägerzarge (2) ist an ihrem der mindestens einen mit einer Ausnehmung (6) versehenen Endscheibe (5) zugewandten Ende unmittelbar von dem Dichtring (7) beaufschlagt,
• - der Dichtring (7) ist in der zugehörigen Endscheibe (5) axial beweglich gelagert,
• - bei in ein Filtergehäuse (17) eingebautem Zustand des Fil­ tereinsatzes (1) ist der Dichtring (7) zwischen der Trä­ gerzarge (2) und dem Filtergehäuse (17) bzw. einem Stutzen (19) des Filtergehäuses (17) axial verspannt und liegt da­ bei radial außen dicht an der jeweils zugehörigen End­ scheibe (5) an.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerzarge (2) im Stirnbereich einen Auflagesitz mit einer Ringschulter (8) aufweist, die eine axiale und ei­ ne radiale Anschlagfläche (9, 10) für den Dichtring (7) um­ faßt.

3. Filtereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Anschlagfläche (9) der Ringschulter (8) radi­ al nach innen zu dem jeweiligen axialen Ende des Filterein­ satzes (1) hin konisch ansteigt.

4. Filtereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale und axialen Anschlagflächen (9, 10) der Ringschulter (8) einen Winkel von etwa 70° bis 80° ein­ schließen.

5. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang der eine Ausnehmung (6) aufweisenden min­ destens einen Endscheibe (5) eine Ringstufe (12) als Fixier­ sicherung gegen ein axiales Herausgleiten der Ringdichtung (7) vorgesehen ist, wobei von den beiden sich durch die Ringstufe (12) ergebenden, Innendurchmessern der größere der dem Reinraum (4) des Filtereinsatzes (1) zugewandt ist.

6. Filtereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Endscheibe (5) aus einem plastifi­ zierbaren Kunststoff besteht, in den die zugehörige Stirn­ seite des Filtermaterials (3) über eine Teilhöhe der betref­ fenden Endscheibe (5) dicht eingeformt ist.

7. Filtereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerzarge (2) aus Kunststoff besteht.