DE19848978A1 - Filterelement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Filterelement eines Fluidfilters mit einem Filterkörper, der wenigstens einen Endkörper besitzt, wobei das Filterelement, wenn es in ein Filtergehäuse des Fluidfilters eingesetzt ist, im Bereich eines Endkörpers mit Dichtmitteln gegen das Filtergehäuse abgedichtet ist. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein derartiges Filterelement eine besonders kostengünstige Konstruktion aufzuzeigen. DOLLAR A Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtmittel, mit denen das Filterelement gegen das Filtergehäuse abgedichtet ist, eine Labyrinthdichtung aufweisen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Filterelement eines Fluidfilters
mit einem Filterkörper, der wenigstens einen Endkörper be
sitzt, wobei das Filterelement, wenn es in ein Filtergehäuse
des Fluidfilters eingesetzt ist, im Bereich dieses Endkör
pers mit Dichtmitteln gegen das Filtergehäuse abgedichtet
ist.
Ein derartiges Filterelement ist beispielsweise aus der DE 42 25 144 A1
bekannt, wobei dort das Filterelement als Ring
filterelement ausgebildet ist, dessen Filterkörper eine zy
lindrische Form aufweist und an seinen axialen Enden jeweils
mit einem als Endscheibe bezeichneten, scheibenförmigen End
körper versehen ist. Diese Endscheiben sind auf ihrer vom
Filterkörper abgewandten Stirnseite mit einer Ringscheiben
dichtung ausgestattet, die radial nach innen eine zentrische
Öffnung in der Endscheibe überlappt. Wenn das bekannte Fil
terelement in ein zugehöriges Filtergehäuse eingesetzt wird,
dringt ein im Filtergehäuse vorgesehener Stutzen in die zen
trische Öffnung der Endscheibe ein, wobei die Ringscheiben
dichtung im Überlappungsbereich axial am Filterelement zur
Anlage kommt und dieses gegenüber dem Filtergehäuse radial
dichtet.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein Filterelement der eingangs genannten Art eine beson
ders kostengünstige Konstruktion aufzuzeigen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Dichtmittel eine Labyrinthdichtung aufweisen.
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ist es möglich, die
Dichtmittel einteilig mit dem Endkörper bzw. mit dem Filter
gehäuse oder einem Teil davon herzustellen, so daß im Unter
schied zu herkömmlichen Filterelementen kein zusätzlicher
Herstellungsschritt erforderlich ist, bei dem die Dichtmit
tel an der Endscheibe bzw. im Filtergehäuse angebracht wer
den müssen. Da es sich bei Filterelementen regelmäßig um
Großserienprodukte handelt, kann durch den Wegfall dieses
Herstellungsschrittes ein erheblicher Kostenvorteil erzielt
werden.
Darüber hinaus wird durch die einteilige Herstellung die
Wiederverwertbarkeit bzw. die Entsorgung eines derartigen
Filterelementes verbessert.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Filterelementes kann die Labyrinth
dichtung aus zwei komplementären Bestandteilen gebildet
sein, von denen das eine am Endkörper und das andere direkt
oder indirekt über ein Zusatzteil am Filtergehäuse ausgebil
det ist, wobei die beiden Bestandteile bei in das Filterge
häuse eingesetztem Filterelement die Labyrinthdichtung aus
bilden. Bei herkömmlichen Fluidfiltern sind die das Filtere
lement gegenüber dem Filtergehäuse abdichtenden Dichtmittel
regelmäßig am Filterelement fixiert, um bei einem Austausch
des Filterelementes ohne zusätzlichen Montageaufwand gleich
zeitig auch diese Dichtmittel erneuern zu können. Entspre
chend dem erfindungsgemäßen Vorschlag bestehen die Dichtmit
tel aus einem ersten, im Filtergehäuse fixierten Bestandteil
und aus einem zweiten, am Filterelement bzw. an dessen End
körper fixierten Bestandteil, so daß beim Austauschen eines
Filterelementes gleichzeitig der daran angeordnete Dich
tungs-Bestandteil ausgetauscht wird, während der andere
Dichtungs-Bestandteil im Filtergehäuse verbleibt. Dies hat
zur Folge, daß die Kosten für das Austausch-Filterelement,
das quasi nur die Hälfte der Dichtmittel trägt, reduziert
werden können. Dies ist deshalb möglich, da eine Labyrinth
dichtung regelmäßig nur geringen mechanischen Belastungen
ausgesetzt ist und somit keinen nennenswerten Verschleiß
zeigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filterelementes kann der Filterkörper zylindrisch, insbeson
dere kreiszylindrisch ausgebildet sein. Dementsprechend ist
dann der Endkörper scheibenförmig ausgebildet, so daß er
auch als Endscheibe bezeichnet werden kann. Der einen Ring
bildende Filterkörper ist an wenigstens einem seiner axialen
Enden mit dieser Endscheibe ausgestattet. Zur Ausbildung der
Labyrinthdichtung weist vorzugsweise die Endscheibe
(alternativ das Filtergehäuse) mehrere, von der Endscheibe
(bzw. vom Filtergehäuse) axial abstehende, konzentrisch zu
einander angeordnete Ringstege auf, während das Filtergehäu
se (alternativ die Endscheibe) zu den Ringstegen korrespon
dierende Ringnuten enthält. Ihre Dichtwirkung kann die Laby
rinthdichtung erst dann entfalten, wenn das Filterelement in
das Filtergehäuse eingebracht ist, wobei die Ringstege axial
in die entsprechenden Ringnuten eindringen. Eine auf diese
Weise rotationssymmetrisch ausgebildete Labyrinthdichtung
hat den Vorteil, daß das Filterelement problemlos in das
Filtergehäuse eingebracht werden kann, da keine besondere
Relativlage zwischen Filterelement und Filtergehäuse einge
halten werden muß, damit die Ringstege zur Ausbildung der
Labyrinthdichtung in die Ringnuten eingreifen können.
Bei einer Weiterbildung der vorstehend genannten Ausfüh
rungsform können die Ringstege und die Ringnuten so angeord
net sein, daß sie einen radial innenliegenden Bereich und
einen radial außenliegenden Bereich ausbilden, wobei zwi
schen diesen Bereichen eine Leerlauföffnung in das Filterge
häuse einmündet. Bei in das Filtergehäuse eingebrachtem Fil
terelement ist diese Leerlauföffnung radial nach außen durch
den radial außenliegenden Bereich der Labyrinthdichtung ab
gedichtet und radial nach innen durch den radial innenlie
genden Bereich der Labyrinthdichtung abgedichtet. Mit Hilfe
dieser Maßnahme können zusätzliche Dichtmittel zur Abdich
tung der Leerlauföffnung eingespart werden. Dies ist ein er
heblicher Vorteil, da die zum Abdichten einer Leerlauföff
nung erforderlichen Dichtmittel bei herkömmlichen Konstruk
tionen regelmäßig aufwendig, z. B. als Leerlaufventil, ausge
bildet sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen
Filterelementes ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung
anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je
weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom
binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fluidfilter, das ein
Filterelement nach der Erfindung enthält, und
Fig. 2 eine besondere Ausführungsform einer Endscheibe des
erfindungsgemäßen Filterelementes.
Entsprechend Fig. 1 weist ein Fluidfilter 1, z. B. ein Ölfil
ter eines Kraftfahrzeuges, ein im wesentlichen zylindri
sches, insbesondere kreiszylindrisches, Filtergehäuse 2 auf.
Das Filtergehäuse 2 weist an seiner Unterseite einen rohsei
tigen Zulauf 3 auf, der in üblicher Weise in einem nicht ge
zeigten Bereich axial und radial in das Filtergehäuse 2 ein
mündet. Darüber hinaus zeigt das Filtergehäuse 2 an seinem
unteren Ende einen reinseitigen Ablauf 4, der über eine zen
trische Öffnung 5 in das Filtergehäuse 2 einmündet.
An dem dem Zulauf 3 und dem Ablauf 4 abgewandten axialen En
de ist das Filtergehäuse 2 mit einem Deckel 6 dicht ver
schlossen.
Im Inneren des Filtergehäuses 2 ist ein Filterelement 7 an
geordnet, das einen zylindrischen, insbesondere kreiszylin
drischen Filterkörper 8 aufweist, der hier aus einem ring
förmig angeordneten, zick-zack-förmig gefalteten Bahnenmate
rial aus einem Filterwerkstoff, insbesondere Filterpapier,
gebildet ist.
Der Filterkörper. 8 trägt als Endkörper an seinem oberen
axialen Ende eine obere Endscheibe 9 und an seinem unteren
axialen Ende eine untere Endscheibe 10. Darüber hinaus ist
der Filterkörper 8 in seinem Inneren durch eine Zarge 11 ra
dial und axial gestützt.
Der Filterkörper 8 wird von radial außen nach radial innen
durchströmt. Die Abdichtung der Reinseite gegenüber der
Schmutzseite erfolgt an der oberen Endscheibe 9 durch eine
Scheibendichtung 12, die vorzugsweise aus einem Vliesmateri
al gebildet ist. Die Dichtscheibe 12 ist in Fig. 1 in ihrer
unbelasteten Stellung dargestellt, in der sie mit einem ra
dial innenliegenden Bereich eine zentrische Öffnung der obe
ren Endscheibe 9 radial nach innen überlappt. Beim Einbrin
gen eines Halters 13 in die Öffnung der oberen Endscheibe 9
wird dort die Dichtscheibe nach unten umgebogen, wobei die
Dichtscheibe 12 abdichtend am Halter 13 zur Anlage kommt.
Im Halter 13 ist zentrisch ein Überdruckventil 14 angeord
net, das bei einem unzulässig hohen Druck in der Schmutzsei
te öffnet und eine Entspannung in die Reinseite ermöglicht.
Die Abdichtung der radial innenliegenden Reinseite gegenüber
der radial außenliegenden Schmutzseite erfolgt im Bereich
der unteren Endscheibe 10 durch eine axiale Labyrinthdich
tung 15. Die Labyrinthdichtung 15 wird einerseits aus axial
von der Endscheibe 10 abstehenden, radial voneinander beab
standeten und konzentrisch angeordneten Ringstegen 16 und
andererseits von im Filtergehäuse 2 ausgesparten komplemen
tären Ringnuten 17 gebildet, in welche die Ringstege 16 bei
in das Filtergehäuse 2 eingesetztem Filterelement 7 eingrei
fen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform könnten ohne
weiteres auch die zwischen benachbarten Ringstegen 16 vor
handenen Abstände als Ringnuten und die zwischen benachbar
ten Ringnuten 17 vorhandenen Bereiche als Ringstege bezeich
net werden. Die hier gewählte Zuordnung von Ringstegen und
Ringnuten dient lediglich der Vereinfachung.
Die Labyrinthdichtung 15 arbeitet in bekannter Weise und ge
währleistet daher eine Abdichtung zwischen Reinseite und
Schmutzseite durch die Reihenschaltung einer Vielzahl von
Drosselstellen, von denen jede für sich nur einen relativ
kleinen Drosselwiderstand aufzuweisen braucht.
Um die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung 15 zu verbessern,
werden außerdem verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, die
kumulativ oder alternativ am Filterelement 7 ausgebildet
sein können.
Entsprechend einer ersten Verbesserungsmaßnahme können die
Ringstege 16 und/oder die Ringnuten 17 keilförmige oder tra
pezförmige Querschnitte aufweisen, wodurch sich zwischen den
Flanken der Ringstege 16 und der Ringnuten 17 Kontaktzonen
ausbilden in denen relativ hohe Anlagekräfte auftreten kön
nen, woraus sich eine verbesserte Dichtwirkung ergibt.
Gemäß einem anderen Vorschlag können die axialen Erstreckun
gen der Ringstege 16 und der Ringnuten 17 unterschiedlich
sein. Wenn beispielsweise die Ringstege 16 in axialer Rich
tung höher sind als die Ringnuten 17 tief, kommen die Ring
stege 16 am jeweiligen Nutgrund der zugehörigen Ringnut 17
zur Anlage, so daß dort hohe Anlagekräfte erzielt werden
können, wodurch sich die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung
15 verbessert.
Die Dichtwirkung kann auch dadurch verstärkt werden, daß ei
ne durch einen Pfeil symbolisierte Axialkraft 18 erzeugt
wird, die die komplementären Bestandteile, nämlich die fil
terkörperseitigen Ringstege 16 und die filtergehäuseseitigen
Ringnuten 17 der axialen Labyrinthdichtung 15 gegeneinander
belastet. Diese Axialkraft 18 entsteht beispielsweise durch
die zwischen Schmutzseite und Reinseite herrschende Druck
differenz Δp die oberhalb der oberen Endscheibe 9 auf deren
rechten Seite durch mehrere parallel zur Axialkraft 18 ver
laufende Pfeile symbolisiert ist. Darüber hinaus können Fe
dermittel vorgesehen sein, mit denen das Filterelement 7 in
Richtung der Axialkraft 18 belastet ist. Beispielsweise
stützt sich eine Schraubendruckfeder 19 zwischen dem Gehäu
sedeckel 6 und dem Halter 13 ab, der sich seinerseits an der
oberen Endscheibe 9 bzw. an der Zarge 11 abstützt. Auf der
linken Seite der oberen Endscheibe 9 ist ein alternatives
Federmittel dargestellt, das aus einer federnden Zunge 20
gebildet ist, die sich an einem Quersteg 21 des Halters 13
abstützt.
Um die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung 15 zu verbessern
kann auch eine herkömmliche Zusatzdichtung vorgesehen sein,
die beispielsweise wie in Fig. 1 durch eine Dichtscheibe 24
gebildet ist, die axial außen an einem Rand 22 einer zentri
schen Öffnung 23 der unteren Dichtscheibe 10 befestigt ist.
Diese Dichtscheibe 24 überlappt den Rand 22 radial nach au
ßen und wird von einem die zentrische Öffnung 5 des Filter
gehäuses 2 berandeten Kragen 25 nach oben umgebogen, wenn
das Filterelement 7 in das Filtergehäuse 2 eingesetzt ist.
Auf diese Weise kann sich insbesondere eine radiale Verpres
sung der Dichtscheibe 24 zwischen dem Rand 22 und dem Kragen
25 ausbilden, wodurch eine zusätzliche radiale Dichtwirkung
erzielt wird.
Bei einer anderen Variante wird zur Verbesserung der Dicht
wirkung der Labyrinthdichtung 15 entsprechend Fig. 2 eine
radial wirkende Ringdichtung 26 vorgesehen, die sich am ra
dial innersten Ringsteg 27 radial abstützt und durch einen
Haltering 28 mit L-förmigem Querschnitt axial gesichert ist.
Zu diesem Zweck wird der Haltering 28 in einen zwischen dem
radial innersten Ringsteg 27 und dessen Nachbarsteg 29 aus
gebildeten Ringraum 30 eingepreßt. Bei in das Filtergehäuse 2
eingesetztem Filterelement 7 kommt dann diese Ringdichtung
26 an einem diese durchdringenden Stutzen des Filtergehäuses
2 radial dichtend zur Anlage.
Bei der Ausführungsform entsprechend Fig. 1 wird in der La
byrinthdichtung 15 ein radial außenliegender Bereich 31 und
ein radial innenliegender Bereich 32 ausgebildet. Zwischen
diesen Bereichen 31 und 32 der Labyrinthdichtung 15 mündet
eine Leerlauföffnung 33 in das Innere des Filtergehäuses 2.
Bei dieser Ausführungsform kann der äußere Bereich 31 der
Labyrinthdichtung 15 die zwischen dem schmutzseitigen Druck
P1 und dem Druck der Leerlauföffnung P3 ausgebildete Druck
differenz abdichten. Der innere Bereich 32 der Labyrinth
dichtung 15 reicht dagegen aus, die Druckdifferenz zwischen
dem Druck P2 der Reinseite und dem Druck P3 der Leerlauföff
nung 33 abzudichten. Üblicherweise ist der Druck P1 der
Schmutzseite größer als der Druck P2 der Reinseite und die
Leerlauföffnung 33 kommuniziert mit einem relativ drucklosen
Rücklauf, d. h. P3 ist der atmosphärische Umgebungsdruck.
Claims (12)
1. Filterelement eines Fluidfilters mit einem Filterkör
per, der wenigstens einen Endkörper besitzt, wobei das Fil
terelement, wenn es in ein Filtergehäuse des Fluidfilters
eingesetzt ist, im Bereich des Endkörpers mit Dichtmitteln
gegen das Filtergehäuse abgedichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtmittel eine Labyrinthdichtung (15) aufweisen.
2. Filterelement nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die Labyrinthdichtung (15) aus zwei komplementären Be
standteilen (16, 17) gebildet ist, von denen der eine am
Endkörper (10) und der andere an einem Teil des Filtergehäu
ses (2) ausgebildet ist, wobei die beiden Bestandteile (16,
17) bei in das Filtergehäuse (2) eingesetztem Filterelement
(7) die Labyrinthdichtung (15) ausbilden.
3. Filterelement nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine der Labyrinthdichtungs-Bestandteile mehrere vom
Endkörper (10) oder vom Filtergehäuse (2) abstehende Erhe
bungen (16) aufweist und daß der andere Labyrinthdichtungs-
Bestandteil zu diesen Erhebungen (16) korrespondierende, in
das Filtergehäuse (2) oder in den Endkörper (10) eingebrach
te Vertiefungen (17) aufweist, wobei die Erhebungen (16) bei
in das Filtergehäuse (2) eingesetztem Filterelement (7) in
die Vertiefungen (17) eindringen.
4. Filterelement nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erhebungen (16) und die Vertiefungen (17) derart di
mensioniert sind, daß die Erhebungen (16) bei in das Filter
gehäuse (2) eingesetztem Filterelement (7) mit Spiel in die
Vertiefungen (17) eingreifen.
5. Filterelement nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper (8) zylindrisch ausgebildet ist,
daß der Endkörper (10) scheibenförmig ausgebildet ist,
daß an wenigstens einem axialen Ende des Filterkörpers (8) ein solcher Endkörper (10) angeordnet ist,
daß die Erhebungen (16) axial in die Vertiefungen (17) ein dringen, wenn das Filterelement (7) in das Filtergehäuse (2) eingesetzt ist,
daß die Erhebungen aus wenigstens einem spiralförmig ange ordneten Spiralsteg gebildet sind und
daß die Vertiefungen aus wenigstens einer dazu korrespondie renden Spiralnut gebildet sind.
daß der Filterkörper (8) zylindrisch ausgebildet ist,
daß der Endkörper (10) scheibenförmig ausgebildet ist,
daß an wenigstens einem axialen Ende des Filterkörpers (8) ein solcher Endkörper (10) angeordnet ist,
daß die Erhebungen (16) axial in die Vertiefungen (17) ein dringen, wenn das Filterelement (7) in das Filtergehäuse (2) eingesetzt ist,
daß die Erhebungen aus wenigstens einem spiralförmig ange ordneten Spiralsteg gebildet sind und
daß die Vertiefungen aus wenigstens einer dazu korrespondie renden Spiralnut gebildet sind.
6. Filterelement nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper (8) zylindrisch ausgebildet ist,
daß der Endkörper (10) scheibenförmig ausgebildet ist,
daß ein solcher Endkörper (10) wenigstens an einem axialen Ende des Filterkörpers (8) angeordnet ist,
daß die Erhebungen aus mehreren, konzentrisch zueinander an geordneten Ringstegen (16) gebildet sind und
daß die Vertiefungen aus dazu korrespondierenden Ringnuten (17) gebildet sind.
daß der Filterkörper (8) zylindrisch ausgebildet ist,
daß der Endkörper (10) scheibenförmig ausgebildet ist,
daß ein solcher Endkörper (10) wenigstens an einem axialen Ende des Filterkörpers (8) angeordnet ist,
daß die Erhebungen aus mehreren, konzentrisch zueinander an geordneten Ringstegen (16) gebildet sind und
daß die Vertiefungen aus dazu korrespondierenden Ringnuten (17) gebildet sind.
7. Filterelement nach einem der Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Erstreckung der Erhebungen (16) größer oder kleiner als die axiale Erstreckung der Vertiefungen (17) ist und
daß der Endkörper (10) mit einer die Erhebungen (16) in die Vertiefungen (17) eindrängenden Axialkraft (18) beaufschlagt ist.
daß die axiale Erstreckung der Erhebungen (16) größer oder kleiner als die axiale Erstreckung der Vertiefungen (17) ist und
daß der Endkörper (10) mit einer die Erhebungen (16) in die Vertiefungen (17) eindrängenden Axialkraft (18) beaufschlagt ist.
8. Filterelement nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialkraft (18) durch Federmittel (19, 20) erzeugt
wird, die sich an einer Endscheibe (9) des Filterkörpers (8)
und am Filtergehäuse (2) abstützen.
9. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtmittel ein Zusatzdichtelement (24; 26) aufwei
sen, das reinseitig oder schmutzseitig der Labyrinthdichtung
(15) benachbart ist.
10. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Erhebungen (16) und/oder die Vertiefungen (17) ange
fast sind oder geneigt zur Eindringrichtung verlaufende
Flanken aufweisen, wobei die Erhebungen (16) an den Flanken
der Vertiefungen (17) zur Anlage kommen, wenn das Filterele
ment (7) in das Filtergehäuse (2) eingebracht ist.
11. Filtergehäuse eines Fluidfilters, in das ein Filtere
lement nach einem der Ansprüche 2 bis 10 einsetzbar ist, wo
bei die Labyrinthdichtung (15) so ausgebildet ist, daß sie
bei in das Filtergehäuse (2) eingesetztem Filterelement (7)
gleichzeitig eine im Filtergehäuse (2) vorgesehene Leerlauf
öffnung (33) abdichtet.
12. Filtergehäuse nach Anspruch 11, in das ein Filterele
ment nach Anspruch 6 einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leerlauföffnung (33) zwischen einem radial innenlie
genden Bereich (32) und einem radial außenliegenden Bereich (31)
der konzentrisch angeordneten Ringstege (16) und Ring
nuten (17) angeordnet ist.
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