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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1. Außerdem betrifft
die Erfindung einen Ölfilter
nach Anspruch 8.
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Stand der Technik
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Derartige
Filterelemente zur Reinigung von Flüssigkeiten werden überwiegend
dort eingesetzt, wo ein räumlich
stark begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht. Beispielsweise
ist in der
DE 19613101 ein
hohlzylindrisches Filterelement in einem Filtergehäuse gezeigt.
Zur Anpassung an die Einbausituation ragt ein Stutzen des Filtergehäuses in
eine Öffnung
des Filterelementes ein. Der Stutzen nimmt die Flüssigkeit
aus dem Filterelement auf und ist im Verlauf seiner Strömungsführung abgewinkelt und
mündet
in einer Hohlschraube, durch welche die Strömung weitergeführt wird.
Nachteilig in dieser Gestaltung ist die aufwendige Strömungsführung quer durch
das Filtergehäuse.
Dies verursacht konstruktiv und fertigungstechnisch einen hohen
Aufwand. Weiterhin ist ein sehr hoher Materialaufwand notwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, oben genannte Nachteile zu vermeiden und ein
Filterelement zu schaffen, welches einfach und zuverlässig herstellbar ist
und im Filtergehäuse
mit beengten Einbausituationen integriert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 erfüllt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Filterelement
besteht aus einem im Wesentlichen ringförmigen, rotationssymmetrischen
Filtermedium, welches an mindestens einer Stirnseite durch eine
Endscheibe dichtend verschlossen ist. Das Filtermedium kann beispielsweise
aus einem gewickelten, gefalteten oder plissierten Papier oder Vliesstoff
gebildet sein. Zur Herstellung einer dichten Verbindung ist das
Filtermedium mit einer Endscheibe beispielsweise verschweißt, verklebt
oder vulkanisiert. Die Endscheibe trennt somit eine außerhalb
des Filtermediums liegende Außenseite
von einer innerhalb des Filtermediums liegenden Innenseite. Die
Endscheibe ist beispielsweise aus einem im Urformverfahren hergestellten
Kunststoff gebildet und weist eine Öffnung auf, welche als Ein-
oder Auslass für
einen Flüssigkeitsstrom
dient. Diese Öffnung
ist erfindungsgemäß außerhalb
der Symmetrieachse des Filterelementes angeordnet und kann sich
bis direkt in den radialen Randbereich des Hohlzylinders erstrecken.
Dadurch wird die Anordnung einer möglichen Anschlusskontur an
einem Filtergehäuse
möglich.
Die Anordnung der Öffnung
außerhalb
der Symmetrieachse des Filterelementes erlaubt vorteilhaft, das
Filterelement in einem Gehäuse
zu verwenden, in welchem die Anschlusskontur zum Filterelement aufgrund der
beengten Raumverhältnisse
außerhalb
des Zentrums des Filterelementes angeordnet werden muss. Dadurch
wird die Gestaltung der Strömungsführungen des
Filtergehäuses
wesentlich vereinfacht. Das Filterelement bleibt vom Grundaufbau
unverändert,
und es wird im Wesentlichen nur eine abgeänderte Endscheibe benötigt.
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Gemäß einer
besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist an der Endscheibe ein
Stutzen vorgesehen, der mit einer Öffnung korrespondiert. Der
Stutzen überragt
die Endscheibe in Richtung der Längsachse
und ist zum Herstellen einer Verbindung mit der Anschlusskontur
des Gehäuses
vorgesehen. Dieser Stutzen kann beispielsweise aus einem Thermoplast
oder einem Elastomer gebildet sein und in die Öffnung der Endscheibe eingeknüpft, eingeschweißt, eingeklebt
oder eingepasst werden. Es ist auch möglich, den Stutzen einstückig mit
der Endscheibe in einem Urformverfahren herzustellen. Zur Abdichtung
gegenüber
der Anschlusskontur können am
Stutzen Dichtmittel wie beispielsweise Elastomerringe angeordnet
sein. Zur Reduzierung des Strömungsquerschnittes
können
im Stutzen auch Verengungen angeordnet sein. Bei der Montage des Filterelementes
wird der Stutzen in die am Filtergehäuse vorhandene Anschlusskontur
eingesteckt, wodurch sich eine dichte Verbindung herstellen lässt. Dies
stellt eine vorteilhafte einfache Montage dar und vereinfacht auch
die Herstellung des Filtergehäuses.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stutzen in
seinem weiteren Verlauf einen radialen Versatz auf. Dadurch kann
ein Ansatz des Stutzens gegenüber
der Anschlusskontur radial bis in den Ringbereich des Filtermediums
oder darüber
hinaus gezogen werden. Die Anschlusskontur des Filterelementes kann
dadurch noch weiter außerhalb des
Zentrums angeordnet werden, wodurch sich die Anpassungsmöglichkeiten
an die räumliche
Einbausituation weiter verbessern.
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Eine
weitere vorteilhafte Gestaltungsvariante sieht vor, die Endscheibe
aus mehreren Lagen herzustellen. Dabei kann eine Lage aus einem
Elastomer bestehen, welches in die Stirnseite des Filtermediums
eingebettet ist und diese dichtend verschließt. Die Endscheibe schließt planflächig mit
der ringförmigen
Stirnseite des Filtermediums ab. An der zweiten Endscheibe kann
die Öffnung
und der Stutzen angeordnet werden, die zur Verbindung der Anschlusskontur
des Filtermediums dienen. Die beiden Endscheiben können durch
die bereits genannten Verfahren miteinander verbunden werden. Vorteilhaft werden
dadurch die unterschiedlichen Materialeigenschaften der einzelnen
Endscheiben genutzt. So kann beispielsweise ein elastisches Material
zur zuverlässigen
Abdichtung gegenüber
dem Filtermedium und ein mechanisch starres Material zur Bildung des
Stutzens bzw. der Anschlussöffnung
verwendet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist eine Endscheibe aus einem
Thermoplast gebildet. Dazu sind beispielsweise Polyamid oder Polypropylen
geeignet. Diese Materialien sind in den geforderten Geometrien einfach
und wirtschaftlich herstellbar und weisen eine hohe chemische, thermische
und mechanische Beständigkeit
auf.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung verwendet harzverstärkten Kautschuk
zur Bildung einer Endscheibe. Der harzverstärkte Kautschuk, wie beispielsweise
Nitrilkautschuk, kann in die Stirnseite des Filtermediums einvulkanisiert
werden. Zur Stabilisierung der Öffnung
kann beispielsweise ein Vliesring in die Kautschukendscheibe eingebettet
werden. Zur Verbesserung der Haftfähigkeit und der Beständigkeit
kann dem Kautschuk auch Epoxidharz oder Phenolharz beigemengt werden.
Bei der oben beschriebenen Variante mit mehreren Endscheiben kann
die Verbindung zur zweiten Endscheibe durch den Vulkanisationsprozess
erreicht werden. Dazu können
an der zweiten Endscheibe Konturen oder Oberflächen gebildet sein, die eine
Verkrallung mit der Kautschukendscheibe optimieren. Vorteilhaft
wird durch die Kautschukendscheibe eine elastische, zuverlässige Verbindung
zum Filtermedium ermöglicht,
die wirtschaftlich einfach herstellbar ist und chemisch auch gegenüber Schmierstoffen
wie beispielsweise Motorenölen
beständig
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind an der Endscheibe
Konturen angeordnet, die eine Zentrierung innerhalb des Filtergehäuses bewirken.
Diese Konturen überragen
die Endscheibe radial oder axial und stützen das Filterelement gegenüber einer
Außenwand
oder einer korrespondierenden Führungskontur
radial ab. Dadurch entsteht eine Montageerleichterung und das Filterelement kann
während
des Betriebes innerhalb des Gehäuses
fixiert werden.
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Die
Erfindung befasst sich weiterhin mit einem Ölfilter oder einem Filterelement
gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Das Filterelement ist in einem topfförmigen Innenraum des Ölfilters
untergebracht und weist eine exzentrisch zur Filterachse des Filterelementes
angebrachte Anschlusskontur auf, die mit der Öffnung des Filterelementes
korrespondiert. Der Ölfilter
dient vorzugsweise zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine
und ist in einem Ölkreislauf
integriert. Dazu sind innerhalb des Filtergehäuses mindestens zwei Strömungskanäle vorhanden,
um das verunreinigte Öl
zum Filtermedium zu führen
und das gereinigte Öl
in den Ölkreislauf
zurückleiten.
Durch die beschriebene Gestaltung ist es konstruktiv und fertigungstechnisch sehr
einfach, beide Strömungskanäle exzentrisch zum
Filtermedium anzuordnen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel sind
am Filtergehäuse
oder am Filterelement Leitkonturen angeordnet, welche das Finden
einer Verbindungsposition zur Herstellung einer Steckverbindung
zwischen der Öffnung
der Endscheibe und der Anschlusskontur des Filtergehäuses erleichtern.
Diese Leitkonturen können
am Filtergehäuse
oder an der Endscheibe angeordnet sein. Vorzugsweise bilden die
Leitkonturen wenigstens eine Anlagefläche, die zur Öffnung der
Endscheibe oder zur Anschlusskontur des Filtergehäuses hin
führt.
Durch diese Leitkonturen kann das Filterelement bei der Montage
in das Gehäuse
gesetzt werden. Durch anschließendes Drehen
um die Filterachse wird die Öffnung
des Filterelementes bzw. der Stutzen zur Anschlusskontur des Filtergehäuses geführt. Dies
erleichtert die zuverlässige
Montage des Filterelementes. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Filterelement eingebaut
in ein Filtergehäuse
und
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2 eine
Draufsicht eines Filtergehäuses gem. 1 Schnitt
A-A
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt
ein Filterelement 10, eingebaut in einem Filtergehäuse 11 im
Vollschnitt. Das Filtergehäuse 11 besteht
aus einem Topf 13, der auf einem Gehäuseflansch 12 über eine
Gewindeverbindung befestigt ist. Das Filterelement 10 sitzt
an einer zum Gehäuseflansch 12 zugewandten
Stirnseite eine zweilagige Endscheibe 18 auf. Eine erste
Lage 15 der Endscheibe 18 verschließt die Stirnseite
des Filtermediums 10 dichtend und schließt in etwa
bündig mit
der Kante der Stirnseite ab. Diese erste Lage 15 kann beispielsweise
aus einem Kautschuk gebildet werden, der in die Faltung des Filtermediums 14 eingebettet
ist. Eine zweite Lage 16 der Endscheibe 18 ist
mit der ersten Lage 15 dichtend verbunden. Die erste Lage
bildet somit die Kontur eines Rings und ist mit der zweiten Lage 16 in
dieser Ringzone dichtend verbunden. Die zweite Lage besteht beispielsweise aus
einem Thermoplast und weist gegenüber der ersten Lage eine wesentlich
höhere
mechanische Steifigkeit auf. Die zweite Lage 16 weist eine Öffnung 19 auf,
die einen Strömungskanal
zum Hohlraum des Zylinders herstellt. Diese Öffnung wird durch einen einstückig mit
der zweiten Lage 16 hergestellten Stutzen 20 weitergeführt. Der
Stutzen 20 korrespondiert an seinen Außenflächen mit Anschlusskonturen 21 des
Gehäuseflansches 12.
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Weiterhin
sind an der zweiten Lage Zentrierkonturen 17 angeordnet,
die das Filterelement 10 gegenüber dem Gehäuse 12 abstützen und
somit zur Zentrierung und Befestigung des Filterelementes 10 innerhalb
des Gehäuses 11 dienen.
In der dargestellten Ausführung
des Filtergehäuses 12 fließt die Flüssigkeit über einen
am Gehäuseflansch 12 angeordneten
Einlass 23 in eine Rohseite 25 ein und durchströmt das Filtermedium 14 von
außen
nach innen und wird im weiteren Verlauf durch die Öffnung 19 und
den Anschlussstutzen 20 zum Auslass 22 geführt.
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2 zeigt
den Gehäuseflansch 12 in
einer Draufsicht gemäß 1 Schnitt
A-A Bauteile, die den vorhergehenden Figuren entsprechen, sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Innerhalb des Gehäuse flansches 12 sind
der Einlass 23 und der Auslass 22 sichtbar. Diese
erstrecken sich in radialer Richtung innerhalb des Gehäuseflansches 12 und
verengen sich zum Auslass 22 hin. Diese Leitkonturen sind
beispielsweise rippen- oder stegförmig ausgebildet und sind in
ihrer Höhe
derart ausgerichtet, dass eine Führung
des Stutzens über
dessen Umfang erreicht wird. Durch die trichterförmige Verengung, die zum Auslass 22 hin
führt,
wird durch das Drehen des Filterelements (1) der Stutzen 20 zum
Auslass 22 hin geführt
und kann in diesen eingeschoben werden.