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Die
Neuerung betrifft einen Filtereinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Filtereinsätze
sind aus der Praxis bekannt. Die Hüllschicht dient beispielsweise
während
der Montage des Filtereinsatzes dazu, die kreisrunde Außenkontur
des im Wesentlichen zylindrischen, innen hohlen, rohrförmigen Filtermediums
sicherzustellen, bis der Filtereinsatz fertiggestellt ist, z. B.
bis das Filtermedium endgültig
mit zwei Endscheiben des Filtereinsatzes fest verbunden ist.
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Weiterhin
ist es aus der DE-U-202 13 512 bekannt, einen Filtereinsatz verdrehsicher
innerhalb des Filters anzuordnen. Der in dieser Druckschrift beschriebene
Filtereinsatz weist keine Hüllschicht
auf.
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In
der Praxis können
bei tangentialer Anströmung
des Filtereinsatzes Nachteile auftreten: Beispielsweise kann der
Filtereinsatz in Rotation um seine Längsachse versetzt werden. Dies
kann zu Abrieb innerhalb des Filters führen, wobei ggf. dieser Abrieb auf
die Reinseite des Filters gelangen kann, was unerwünscht ist.
Den Filtereinsatz durch eine entsprechende Formgebung gegen Verdrehung
zu sichern, kann diesen Abrieb ausschließen.
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Allerdings
kann ein hoher Druck bzw. eine hohe Geschwindigkeit des in den Filter
einströmenden
Flüssigkeitsstroms
zu unerwünschten
Verformungen des Filtermediums selbst führen, insbesondere wenn der
Filtereinsatz dieser Belastung nicht durch seine Drehbewegung nachgeben
kann. Insbesondere wechselnde Druckbelastungen können dazu führen, dass das Filtermedium
gegen einen beispielsweise im Inneren des Filter einsatzes vorgesehenen
Stützdom
pulsierend gedrückt
wird, wobei es zu Beschädigungen
des Filtermediums kommen kann. Wenn das Filtermedium als Faltenfilter-Element
ausgestaltet ist, können
die Verformungen zu einer unerwünschten,
engen Anlage mehrerer Falten aneinander führen, so dass die wirksame
Filterfläche verringert
wird. Die pulsierende Druckbelastung kann zu einer vorzeitigen Alterung
des Filtermediums führen
und beispielsweise bei Faltenfilter-Elementen zu Rissen entlang
der Knickstellen des Filtermediums führen.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Filtereinsatz
dahingehend zu verbessern, dass dieser bei einer tangentialen Anströmung verdrehgesichert
ist und sowohl eine möglichst
große
Filterfläche
als auch eine möglichst
lange Lebensdauer aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Filtereinsatz mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Neuerung schlägt
mit anderen Worten vor, die Hüllschicht
lediglich in einem bestimmten axialen Längenabschnitt des Filtereinsatzes
um das Filtermedium herum anzuordnen. Als „axialer Längenabschnitt" wird im Rahmen des
vorliegenden Vorschlags ein Abschnitt des Filtereinsatzes entlang
seiner axialen Erstreckung bezeichnet. Dadurch, dass in axialer
Richtung vor bzw. hinter diesem von der Hüllschicht abgedeckten axialen
Längenabschnitt der
Filtereinsatz umhüllungsfrei
ist, wird eine optimal große
frei zugängliche
Oberfläche
des Filtermediums bereitgestellt.
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Die
Hüllschicht
ist vorschlagsgemäß dort angeordnet,
wo der in das Gehäuse
anströmende
Flüssigkeitsstrahl
auf den Filtereinsatz auftrifft. Der Flüssigkeitsstrahl wird durch
die Umhüllung
abgelenkt und gelangt nicht unmittelbar an das Filtermedium, so
dass Vorsprünge
bzw. Vertiefungen des Filtermediums keinen optimalen Angriffspunkt
für den
Flüssigkeitsstrahl
darstellen, um den Filtereinsatz in Rotation zu versetzen. Vielmehr
kann die Hüllschicht außen bewusst
glattflächig
ausgestaltet sein, so dass der Flüssigkeitsstrahl möglichst
widerstandsarm durch die Hüllschicht
vom Filtereinsatz abgelenkt wird. Auch eine je nach dem verwendeten
Werkstoff oberflächenrauhe
Hüllschicht
ist vorschlagsgemäß als glattflächig anzusehen,
wenn sie keine Rippen oder ähnlich
große
Vorsprünge
aufweist, die schaufelradartig die Energie des Flüssigkeitsstrahls
in eine Drehbwegung des Filtereinsatzes oder der Hüllschicht
selbst umsetzen.
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Dadurch,
dass der tangential auf den Filtereinsatz gerichtete Flüssigkeitsstrahl
durch die Hüllschicht
abgelenkt wird, ist einerseits die unmittelbare Belastung des Filtermediums
an dieser Auftreffstelle reduziert, so dass die Nachteile vermieden
sind, die mit der eingangs geschilderten Verformung des Filtermediums
einhergehen können.
Weiterhin wird durch diese Ablenkung des Flüssigkeitsstrahls der Rotationsantrieb
des Filtereinsatzes unter den Schwellwert reduziert, der für eine Drehbewegung des
Filtereinsatzes erforderlich ist, so dass die Hüllschicht auch eine Verdrehsicherung
für den
Filtereinsatz darstellt und damit die Nachteile – wie z. B. der erwähnte Abrieb – vermieden
sind, die ansonsten mit einer Rotation des Filtereinsatzes einhergehen
könnten.
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Vorteilhaft
kann die Hüllschicht
fest mit dem Filtermedium verbunden sein. Auf diese Weise wird ein
Abrieb vermieden, der ansonsten durch eine Relativbewegung zwischen
der Hüllschicht
und dem Filtermedium entstehen könnte.
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Vorteilhaft
kann das Filtermedium in an sich bekannter Weise als Faltenfilter-Element
ausgestaltet sein, also eine Vielzahl von achsparallelen Falten und
Rippen aufweisen. Dies ermöglicht
einerseits auf kleinem Bauraum eine große wirksame Filterfläche und
andererseits eine wirtschaftliche Herstellung des Filtereinsatzes.
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In
diesem Fall kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Hüllschicht
mit sämtlichen
Rippen des Filtermediums fest verbunden ist. Dies kann beispielsweise
durch auf der Innenseite der Hüllschicht vorgesehene
bzw. außen
auf die Rippen aufgetragene Klebstoffraupen bewirkt werden. Dadurch,
dass sämtliche
Rippen an der Hüllschicht
festgelegt wird, wird zuverlässig
vermieden, dass einzelne, unbefestigte Rippen des Faltenfilter-Elementes sich bewegen
und einerseits die wirksame Filterfläche durch Anlage an der benachbarten
Rippe reduzieren bzw. durch Kontakt mit der Hüllschicht Abrieb verursachen und
vorschnell verschleißen.
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Grundsätzlich kann
vorgesehen sein, dass die Hüllschicht
für das
zu filternde Fluid durchlässig ist.
Wenn beispielsweise die Hüllschicht
durch ein Vlies, ein Gewebe ein Gitter oder dergleichen gebildet
wird, also einen sehr kleinen Flächenanteil
an Durchtrittsöffnungen
aufweist und die Strömungsgeschwindigkeit
des auf das Filtermedium auftreffenden Flüssigkeitsstroms so weit reduziert
wird, dass kein Drehantrieb des Filtereinsatzes und keine unzulässige Verformung
des Filtermediums erfolgt, sind derartige Durchlässigkeiten der Hüllschicht
unkritisch.
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Zuverlässig ausgeschlossen
können
negative Auswirkungen jedoch dadurch, dass vorteilhaft die Hüllschicht
für die
zu filternde Flüssigkeit
undurchlässig
ist. So wird sichergestellt, dass der gegen den Filtereinsatz gerichtete
Flüssigkeitsstrom
vom Filtereinsatz mit Hilfe der Hüllschicht abgeleitet wird.
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Insbesondere,
wenn das Filtermedium als Faltenfilter-Element ausgestaltet ist,
kann auch bei einer flüssigkeitsundurchlässigen Hüllschicht
Flüssigkeit
hinter die Hüllschicht
treten und das Faltenfilter-Element hinter der Hüllschicht, das heißt radial
innerhalb von der Hüllschicht,
benetzen, so dass nach wie vor die gesamte Oberfläche des
Faltenfilter-Elementes filterwirksam zur Verfügung steht. Dies gilt insbesondere
dann, wenn die oben angesprochene Verklebung der Hüllschicht
mit den Falten ledig lich mit den äußersten Spitzen der einzelnen
Rippen erfolgt, der Klebstoff also die Falten zwischen zwei benachbarten
Rippen nicht zusetzt, sondern das Eindringen der Flüssigkeit
in diese Falten nach wie vor zulässt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Hüllschicht
bewusst während
des Betriebs des Filters elastisch verformbar ist, also bei den
im Betrieb auftretenden Temperaturen und Druckverhältnissen.
So kann sie sich ggfs. strömungsgünstig verformen
und einen möglichst
widerstandsarmen Verlauf der Flüssigkeitsströmung ermöglichen.
Unabhängig
von der Einbaulage des Filtereinsatzes im Gehäuse des Filters wird die strömungsgünstige Verformung
automatisch stets dort erreicht, wo die Flüssigkeitsströmung auf
die Hüllschicht
trifft und diese aufgrund ihrer Materialeigenschaften die gewünschte Form
annimmt.
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Es
kann jedoch abweichend davon vorgesehen sein, dass die Hüllschicht
unter den Betriebsbedingungen des Filters steif ausgestaltet ist,
also formstabil verbleibt. Die Druckbelastung durch die einströmende Flüssigkeit
wird durch die Eigensteifigkeit der Hüllschicht auf einen großen Umfang
des Filtermediums verteilt, so dass eine optimale Schonung des Filtermediums
sichergestellt ist.
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Vorteilhaft
kann die Hüllschicht
aus faserverstärktem
Kunststoff bestehen. Auf diese Weise ist eine leichtgewichtige und
steife Ausgestaltung der Hüllschicht
möglich,
zudem kann ggf. ohne Verwendung zusätzlicher Klebstoffe eine Verklebung
mit dem Filtermedium erfolgen, indem die Hüllschicht mit dem noch nicht
ausgehärteten
Kunststoff um das Filtermedium gelegt und an dieses angedrückt wird.
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Es
kann vorteilhaft vorgesehen sein, in der Hüllschicht einen Schrumpfwerkstoff
vorzusehen. Auf diese Weise kann die Hüllschicht z. B. als Ring oder
Rohrabschnitt mit einem Übermaß gefertigt
werden und ggf. erst nach Fertigstellung des ansonsten einsatzbereiten
Filtereinsatzes über
das Filtermedium gezogen werden. Die anschließende Festlegung am Filtermedium
erfolgt dadurch, dass die Hüllschicht
auf das Filtermedium aufgeschrumpft wird, wobei eine zusätzliche
Fixierung durch die bereits erwähnte
Möglichkeit
einer zusätzlichen
Verklebung erfolgen kann.
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Vorteilhaft
kann die Hüllschicht
als Spritzgussteil ausgestaltet sein. Hierdurch ist die Herstellung
eines vergleichsweise formstabilen Werkstücks möglich, welches problemlos automatisiert
gehandhabt werden kann. Ein derartiges Spritzgussteil kann beispielsweise
etwa ringförmig
bzw. ähnlich
einem Rohrabschnitt ausgestaltet sein und beispielsweise über die
im Wesentlichen zylindrische Querschnittsgeometrie des Filtermediums
geschoben werden, bevor das Medium an seinen beiden Enden mit Endscheiben
versehen wird. Hierdurch ist eine enge Anlage der Umhüllung am
Filtermedium möglich.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Hüllschicht mittels eines oder
mehrerer Halter an einer Endscheibe gehalten ist. Auch in diesem
Fall kann das Spritzgussteil über
das Filtermedium geschoben werden, bevor das Medium an seinen beiden
Enden mit Endscheiben versehen wird. Anschließend wird das Spritzgussteil
axial verschoben und der Halter mit einer Endscheibe verbunden.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, zunächst den
Filtereinsatz in an sich bekannter Weise herzustellen und anschließend die
Hüllschicht
mit Hilfe des Halters an dem Filtereinsatz anzubringen.
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Die
Länge des
Halters bzw. der Halter bestimmt, welcher axialer Längenabschnitt
des Filtereinsatzes durch die Hüllschicht
abgedeckt wird. Zudem können
die Halter an der Endscheibe verclipst oder festgeklebt werden,
so dass auch eine Verdrehsicherung der Hüllschicht am Filtereinsatz
gegeben ist. Alternativ da zu können
ein oder mehrere Vorsprünge
an der Hüllschicht
und/oder an dem Halter vorgesehen sein, die sich in das Filtermedium,
beispielsweise in die Falten eines Faltenfilter-Elementes erstrecken,
so dass hierdurch die gewünschte
Verdrehsicherung bewirkt wird.
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Auch
bei Verwendung der Halter kann eine zusätzliche Verklebung zwischen
dem Filtermedium und der Hüllschicht
vorgesehen sein, um Relativbewegungen zwischen diesen beiden und
einen dadurch verursachten Abrieb auszuschließen.
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Vorteilhaft
kann der Halter unmittelbar an die Hüllschicht angeformt sein, so
dass beispielsweise die Hüllschicht
mitsamt dem Halter bzw. mehreren Haltern als ein einziges Spritzgussteil
gefertigt werden kann.
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Bei
einem Flüssigkeitsfilter,
der einen vorschlagsgemäßen Filtereinsatz
aufweist, ist insbesondere vorgesehen, dass die Hüllschicht
dort am Filtereinsatz angeordnet ist, wo der in das Gehäuse des Filters
einströmende
Flüssigkeitsstrom
auf den Filtereinsatz trifft. Es kann sich dabei insbesondere um
einen Ölfilter
für eine
Brennkraftmaschine handeln, insbesondere für einen Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeugs.
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Die
Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend
näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ausschnittsweise
einen Querschnitt durch einen Flüssigkeitsfilter,
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2 eine
Seitenansicht, teilweise geschnitten und teilweise weggebrochen,
von einem ersten Ausführungsbeispiel
eines Filtereinsatzes, die
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3 u. 4 perspektivische
Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines Filtereinsatzes, und
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5 einen
Querschnitt durch einen Filtereinsatz.
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In 1 ist
mit 1 insgesamt ein Flüssigkeitsfilter
bezeichnet, der ein Gehäuse 2 aufweist
sowie einen auswechselbar darin angeordneten Filtereinsatz 3.
Der Filtereinsatz weist ein Filtermedium 4 auf, welches
als Faltenfilter-Element ausgestaltet ist und eine Vielzahl von
Rippen 5 sowie von dazwischen sich ergebenden Falten 6 aufweist.
Radial innerhalb des Filtermediums 4 ist ein so genannter
Stützdom 7 vorgesehen,
der ein Kollabieren des Filtermediums 4 während des
Betriebs des Filters 1 verhindert.
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Der
in der Zeichnung dargestellte Filter 1 dient als Ölfilter
für den Ölkreislauf
einer Verbrennungskraftmaschine. Die Anströmung des Filtereinsatzes 3 erfolgt
durch einen Einlasskanal 8, wobei der Filtereinsatz 3 etwa
tangential angeströmt
wird, zumindest eine erhebliche tangentiale Strömungskomponente auf den Filtereinsatz 3 einwirkt.
Um zu vermeiden, dass das einströmende Öl in die
Zwischenräume
zwischen zwei Rippen 5 einströmt, die Rippen 5 auseinander
drängt
und gegen jeweils benachbarte Rippen andrückt, und um weiterhin zu verhindern,
dass die einzelnen Rippen 5 schaufelradähnlich wirken und den gesamten
Filtereinsatz 3 in Rotation um seine Längsachse versetzen, ist radial außerhalb
der Rippen 5 eine lediglich bereichsweise in 1 angedeutete
Hüllschicht 9 vorgesehen.
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In 2 ist
ein vorschlagsgemäßer Filtereinsatz 3 dargestellt
und es ist ersichtlich, dass in an sich bekannter Weise das Filtermedium 4 zwischen zwei
ringförmigen
Endscheiben 10 und 11 angeordnet ist. Die obere
Endscheibe 10 weist Clips 12 auf, so dass in an
sich bekannter Weise der Filtereinsatz 3 mit einem Deckel
des Filters 1 verclipst und gemeinsam gehandhabt werden
kann.
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Die
Hüllschicht 9 ist
lediglich auf einem bestimmten axialen Längenabschnitt des Filtermediums 4 vorgesehen,
so dass neben der Hüllschicht 9 umhüllungsfreie
Bereiche vorgesehen sind, die einen ungehinderten Zutritt des zu
filternden Öls
zum Filtermedium 4 ermöglichen.
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Abweichend
von dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann der durch die Hüllschicht
abgedeckte axiale Längenabschnitt
auch z. B. direkt an eine Endscheibe 10 oder 11 anschließen, wenn
der Einlasskanal dementsprechend innerhalb des Gehäuses eines
Filters verläuft.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist vorteilhaft, dass die Benetzung der Oberfläche des Filtermediums 4 hinter
der Hüllschicht 9 problemlos
ermöglicht
wird, da das Öl von
beiden axialen Enden her die Hüllschicht 9 hinterströmen kann.
So wird eine Nutzung der gesamten filterwirksamen Oberfläche des
Filtermediums 4 sichergestellt.
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Die
Hüllschicht
ist mit dem Filtermedium 4 verklebt. Dies kann beispielsweise
mit Hilfe von Klebstoffraupen erfolgen, die außen auf den Rippen des Filtermediums
vorgesehen sind oder innen auf die Hüllschicht 9 aufgetragen
sind, bevor die Hüllschicht 9 über das
Filtermedium 4 geschoben wird. Es kann jedoch auch vorgesehen
sein, die Hüllschicht 9 erst am
Filtermedium 4 zu positionieren und anschließend zu
verkleben, beispielsweise mit Hilfe von Klebstoff, der am oberen
oder unteren umlaufenden Rand der Hüllschicht 9 aufgetragen
wird. Alternativ kann – in
der Zeichnung nicht dargestellt – vorgesehen sein, die Hüllschicht 9 mit Öffnungen
zu versehen, beispielsweise Löchern
oder Schlitzen, wo der Auftrag von Klebstoff nach Positionierung
der Hüllschicht 9 am
Filtermedium 4 möglich
ist.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Filtereinsatzes 3 in perspektivischer Darstellung: An die
dort vorgesehene Hüllschicht 9 sind mehrere
Halter 14 angeformt, welche rasthakenartig die untere Endscheibe 11 umgreifen
und somit die Hüllschicht 9 in
einem bestimmten Abstand von der unteren Endscheibe 11 halten,
so dass durch die Länge
der Halter 14 und die Breite der Hüllschicht 9 definiert
ist, welcher axiale Längenabschnitt
des Filtereinsatzes 3 durch die Hüllschicht 9 abge deckt
ist. Eine Verdrehsicherung der Hüllschicht 9 kann
in vorerwähnter
Weise durch eine Verklebung mit den Rippen 5 des Filtermediums 4 erfolgen
oder durch eine entsprechende Fixierung der Halter 14 an
der unteren Endscheibe 11, beispielsweise durch korrespondierende
Kerben und Vorsprünge
oder durch Verklebung der Halter 14 mit der unteren Endscheibe 11.
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4 zeigt
bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 durch die in 14 andere
Betrachtungsrichtung, dass eine Verdrehsicherung der Hüllschicht 9 am
Filtermedium 4 durch nach innen ragende Vorsprünge 15 geschaffen
ist, die sich jeweils zwischen zwei benachbarte Rippen 5 erstrecken.
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In 5 ist
ein Querschnitt durch einen Filtereinsatz 3 gezeigt, wobei
die außen
um die Rippen 5 des Filtermediums 4 verlaufende
Hüllschicht 9 erkennbar
ist sowie die mehreren Halter 14, ebenso wie die nach innen
ragenden Vorsprünge 15,
die sich zwischen zwei jeweils benachbarte Rippen 5 erstrecken
und eine Verdrehsicherung der Hüllschicht 9 gegenüber dem
Filtermedium 4 bewirken.
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Weiterhin
ist in 5 bei 16 die Stelle angedeutet, an welcher
die beiden Enden des Faltenfiltermaterials miteinander verklebt
sind, um insgesamt den etwa rohrzylindrischen Körper des Filtermediums zu bilden,
der im Wesentlichen die Gestalt des Filtereinsatzes 3 bestimmt.