DE19848978A1 - Filterelement - Google Patents

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.

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.

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.

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.