DE2628448A1

DE2628448A1 - Filterpatrone fuer fluessigkeitsfilter, insbesondere fuer oelfilter von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2628448A1
Application number: DE19762628448
Authority: DE
Inventors: Standly T Coughlan
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1977-01-27
Also published as: JPS5210972A; CA1072020A; JPS5514685B2; GB1497388A; US3985657A

Description

Filterpatrone für Flüssigkeitsfilter, insbesondere für ölfilter von Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filterpatrone für Flüssigkeitsfilter, insbesondere für ölfilter von Verbrennungsmotoren, mit zwei im Abstand liegenden, einer inneren und einer äußeren, zwei konzentrische Räume bildenden, perforierten Wandungen und zwei diese Räume abschließenden Endplatten, von denen eine einen Zugang zum inneren Raum aufweist und wobei im äußeren Raum ein Filtermaterial angeordnet ist.

Filterpatronen der eingangs genannten Art werden insbesondere als Hauptstrom-Ölfilter für das Schmieröl von Verbrennungsmotoren verwendet. Hierbei wurde bereits seit längerem festgestellt, daß die Strömungscharakteristik des zu filternden Schmieröles nicht gleichförmig blieb. Die Veränderungen der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors beeinflußen die Viskosität des Schmieröles. Ebenso weisen die Schmuta- und Staubpartikel, die in das Schmiersystem gelangen, keine gleich-

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Sitz der Gesellschaft: Köln ■ Registergericht Köln, HRB 84 · Vorsitzender des Aufsichtsrates: Hans Schaberger · Vorstand: Robert A. Lutz, Vorsitzender

Horst Bergemann Franz J. Bohr · Waldemar Ebers ■ Wilhelm Inden - Alfred Langer Stellvertretend: Hans Wilhelm Gab ■ Paul A. Guckel · Hans-Joachim Lehmann · Peter Weiher

förmige Größe auf. Das Strömungsverhalten eines Hauptstrom-Ölfilters mit einem Filtermaterial von gleichförmiger Porösität verändert sich somit entsprechend der Viskosität und der Verschmutzung des zu filternden Schmieröles. Um einen Ausgleich für diese Variablen zu schaffen und ein im wesentlichen gleichförmiges Strömungsverhalten durch einen Hauptstrom-ölfilter zu sichern, wurde bereits vorgeschlagen eine Filterpatrone der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß parallele oder mehrere Strömungswege durch das Filtermaterial möglich sind.

Aus der US - PS 2559267 ist zum Beispiel eine Filterpatrone bekannt, bei der verschiedene axiale Schichten von Filtermaterialien angeordnet sind um einen ölfilter für Verbrennungsmotoren mit zwei Strömungswegen zu schaffen.

Aus der US - PS 3468 425 ist weiterhin eine Filterpatrone bekannt, bei der zwei unterschiedliche Strömungswege für das Schmieröl geschaffen werden, in dem dieses durch Lagen unterschiedlicher radialer Dicke eines Filtermaterials von gleichförmiger Porösität strömen kann.

Der Aufbau der bekannten Filterpatronen mit unterschiedlichen Strömungs - wegen für das Schmieröl ist hierbei verhältnismässig aufwendig.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Filterpatrone der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einem Filtermaterial von gleichförmiger Porösität mehrere, unterschiedliche Strömungswege für das Schmieröl ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, in dem eine Filterpatrone der eingangs genannten Art die im Patentanspruch aufgezeigten Merkmale aufweist.

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Durch das erfindungsgemässe Einbringen von Oberflächeneindrückungen in einer der perforierten Wandungen des mit Filtermaterial gefüllten äußeren Raumes in Richtung auf die andere perforierte Wandung hin,
wird das den Oberflächeneindrückungen benachbarte Filtermaterial
komprimiert, wodurch sich innerhalb der Filterpatrone Strömungswege für das Schmieröl ergeben, die unterschiedlichen Strömungswiderstand bzw. unterschiedliche Filtergrade aufweisen.

Damit stehen dem zu filternden Schmieröl bei unterschiedlicher Viskosität und unterschiedlicher Verschmutzung verschiedene Strömungswege zur Verfügung, wodurch ein gleichförmigeres Strömungsverhalten des Schmieröls durch die Filterpatrone erreicht werden kann.

Abgesehen von dieser Verbesserung des Strömungsverhaltens des Schmieröles durch die Filterpatrone wird ein weiterer Vorteil erzielt, der darin besteht, daß die eingebrachten Oberflächeneindrückungen das Filtermaterial festhalten und ein Setzen oder Zusammensacken desselben verhindern.

Die Erfindung wird anhand einiger in den beiliegenden Zeichnungen gezeigter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein auswechselbares Filterelement mit einer darin angeordneten Filterpatrone gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen vergrösserten Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 3 in Figur 2.
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Figur 4 zeigt einen Teilschnitt ähnlich zu Figur 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Filterpatrone gemäß der Erfindung.

Figur 5 zeigt einen Schnitt ähnlich zu Figur 4 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Eine Filterpatrone gemäß der Erfindung ist vorgesehen um unaustauschbar innerhalb eines austauschbaren Filterelementes Io angeordnet zu werden. Das Filterelement Io besteht in herkömmlicher Weise aus einer zylinderischen Wandung 11 die mit einer kuppeiförmigen Endwand 12 einen topfförmigen Bauteil bildet. Das offene Ende des topfförmigen Bauteiles 11 / 12 wird durch eine ringförmige Befestigungsplatte 13 verschlossen, die im offenen Ende des topfförmigen Bauteiles 11 / 12 über einen Deckel gehalten wird, der einerseits mit der Befestigungsplatte 13 durch Punktschweißen und andererseits mit dem Rand des topfförmigen Bauteiles 11 / durch umbördeln verbunden ist. Der Deckel 14 bildet hierbei eine Aufnahme für eine ringförmige Dichtung 16 die mit einer entsprechenden Aufnahmefläche am Zylinderblock des Verbrennungsmotors zusammenwirkt.

Die Befestigungsplatte 13 weist eine Gewindemuffe 17 auf über die das Filterelement Io an einem vom Zylinderblock des Verbrennungsmotors vorragenden Gewindeansatz (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Die Befestigungsplatte 13 weist weiterhin einen Ring von öleinlassÖffnungen 18 auf, die von einem ringförmigen Plattenventil 19, das als Rückschlagventil wirkt übergriffen werden.

Innerhalb des Filterelementes Io ist eine Filterpatrone 2o angeordnet, die abgesehen von den besonders beschriebenen erfindungsgemässen Merkmalen eine Reihe von herkömmlichen Merkmalen aufweist. Die Filterpatrone 2o weist eine inner perforierte Wandung 21 und eine äußere perforierte Wandung 22 auf, die in radialem Abstand zueinander liegen und

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konzentrische Kammern 23 und 24 bilden. Die Perforierungen sind an der inneren Wandung 21 mit 25 und an der äußeren Wandung 22 mit 26 bezeichnet. Endplatten 27 und 28 schließen die Räume innerhalb der Wandungen 21 und 22 ab. Eine obere Endplatte 21 ist hierbei benachbart dem Boden des topfförmigen Gehäuses 11 / 12 angeordnet und weist eine Eindrückung 29 für eine die Filterpatrone 22 haltende Feder 31 auf.

Eine untere Endplatte 28 ist benachbart der Befestigungsplatte 13 des Filterelementes Io angeordnet und weist eine Mittenöffnung 32 auf, die in einem sich axial nach innen erstreckenden Ansatz 33 angeordnet ist. Die durch den Ansatz 33 gebildete Vertiefung wird von einem ringförmigen Ventilsitz 34 übergriffen, der über einen elastischen Kragen 35 gegenüber dem Ansatz 17 der Befestigungsplatte 13 des FiltereIementes Io abgedichtet ist. Gegen die innere Fläche des Ventilsitzes 34 liegt ein Umgehungsventil 36 an, das aus einer ringförmigen Dichtung 37 besteht, die auf einer ringförmigen Platte 38 angeordnet ist, die über eine Feder 39 gegen den Ventilsitz 34 gedrückt wird um einen Ring von UmgehungsÖffnungen 41 zu verschließen.

Soweit das Filterelement Io bisher beschrieben -wurde entspricht es einem herkömmlichen austauschbaren Filterelement mit unaustauschbar eingesetzter Filterpatrone. Wird das Filterelement über seine Gewindemuffe 1? an dem vom Zylinderblock des Verbrennungsmotors vorragenden Gewindeansatz (nicht gezeigt) befestigt, so wird die Dichtung 16 einen ringförmigen Raum am Zylinderblock abdichten, von dem nun das zu filternde Schmieröl über die Öffnungen 18 in der Befestigungsplatte 13 in den ringförmigen Raum zwischen der Befestigungsplatte 13 und der unteren Endplatte 28 der Filterpatrone 2o eintreten kann. Der Druck des von der Schmierölpumpe gelieferten Schmieröles hebt hierbei das Rückschlagventil 19 an um diese Strömung des Schmieröles zu ermöglichen. Das Schmieröl strömt hierauf in den ringförmigen Raum zwischen der Wand 11 des FiltereIementes Io und der äußeren Wandung 22 der Filterpatrone 2o und von hier durch die

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Perforationen 26 und durch das im ringförmigen Raum zwischen den Wandungen 22 und 21 angeordnete Filtermaterial und die Perforationen in den inneren Raum 23. Vom inneren Raum 23 strömt das Schmieröl nunmehr über die Mittenöffnung 32 in der unteren Endplatte 28 und die Mittenöffnung der ringförmigen Dichtung 37 über den Gewindeansatz am Zylinderblock des Verbrennungsmotors zurück in den Verbrennungsmotor. Hier wird das Schmieröl über verschiedene Schmierölkanäle den verschiedenen Schmier s te Ilen des Verbrennungsmotors zugeleitet.

Wie bei herkömmlichen Filterelementen, wird sobald das Filtermaterial verstopft ist oder der Strömungsgrad durch das Filtermaterial infolge großer Viskosität des Öles unzureichend ist, der Druck des Schmieröles in der Kammer zwischen der Befestigungsplatte 13 und der Endplatte 28 der Filterpatrone 2o ansteigen und ein Abheben des Umgehungsventiles von seinem Ventilsitz 34 bewirken, so daß Schmieröl unter Umgehung des Filtermaterials direkt über den Gewindeansatz des Zylinderblockes des Verbrennungsmotors in diesen zurückgeführt wird.

Gemäß der Erfindung ist der ringförmige Raum 24 der Filterpatrone 2o mit einem Filtermaterial aus Baumwolle und Holzfasern gefüllt, das eine im wesentlichen gleichförmige Porosität aufweist. Nachdem die Filterpatrone 2o komplettiert wurde, wird die äußere Wandung 22 mit einer Vielzahl von Oberflächeneindrückungen 42 versehen. Das den Oberflächeneindrückungen 42 benachbarte Filtermaterial wird hierbei entsprechend komprimiert. Vorzugsweise besitzen die Oberflächeneindrückungen 42 eine im wesentlichen dreieckige Form. Wie am besten aus Figur 2 zu ersehen ist erstrecken sich die dreieckigen Oberflächeneindrückungen als eine Abwinkelung der äußeren Wandung 22 in Richtung auf die innere Wandung 21. Die dreieckistgen Oberflächeneindrückungen 42 sind in axialen im Abstand liegenden Reihen entlang des gesamten Umfanges der Filterpatrone 2o angeordnet.

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Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weisen die dreieckingen Oberflächeneindrückungen 42 in einer Reihe gleiche Größe auf. Die Oberflächeneindrückungen 42 nehmen jedoch mit zunehmender Entfernung von der oberen Endplatte 27 in Richtung auf die untere Endplatte 28 hin in ihrer Größe ab.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 weisen alle Oberflächeneindrückungen 42 in der äußeren Wandung 22 die gleiche Größe auf.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 weisen die Oberflächeneindrückungen 42 in einer Reihe die gleiche Größe auf, sie besitzen jedoch von einer axialen Reihe zur anderen axialen Reihe unterschiedliche Größe. So folgen einer der oberen Endwand 27 benachbarten Reihe von großen Oberflächeneindrückungen 42 zwei weitere jeweils kleinere Oberflächeneindrückungen 42 aufweisende Reihen, worauf wieder eine Reihe mit großen Oberflächeneindrückungen 42 mit einer darauffolgenden Reihe kleiner Oberflächeneindrückungen 42 folgt und hierauf einer Reihe mit großen Oberflächeneindrückungen 42 zwei Reihen mit kleinen Oberflächeneindrückungen 42 folgen.

Die erfindungsgemäßen Oberflächeneindrückungen 42 erbringen letzlich zwei Vorteile. Der erste, und hier von geringerer Bedeutung, ist das Stabilisieren oder Festhalten des Filter mate rials 43 aus Baumwolle und Holzfasern innerhalb des ringförmigen Raumes 24. Diesssneigte bisher nämlich unter dem Druck des Schmieröles dazu sich in radialer Richtung zu verdichten, wodurch es im Raum 24 lose wurde und bei den im Kraftfahrzeug auftretenden Vibrationen an dem jeweils unten liegenden Ende des Filterelementes zusammenzusacken neigte. Der zweite, und wesentlich bedeutendere, besteht darin, daß die Oberflächeneindrückungen das Filtermaterial 43 benachbart der Eindrückungen komprimieren, wobei der Grad der Komprimierung des Filtermaterials 43 abhängig von der Größe der Oberflächeneindrückungen 42 ist. Auf diese Weise muß das Schmieröl

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beim Durchströmen des Filter mate rials 43 verschiedene Strömungswege einschlagen, die von der nunmehr unterschiedlichen Porösität des Filtermaterials 43 erzwungen werden. Der Strömungsweg im Bereich der Oberflächeneindrückungen 42 ist hierbei kürzer, besitzt jedoch infolge der hier geringeren Porösität einen höheren Strömungswiderstand als im Bereich zwischen dsn Oberflächeneindrückungen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, mit Oberflächeneindrückungen 42 unterschiedlicherer Größe kann ein günstigeres Strömungsverhalten bzw. eine günstigere Strömungsverteilung des Schmieröles beim Durchströmen der Filterpatrone erzielt werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird durch die gleichförmige Größe der Oberflächeneindrückungen 42 eine Filterpatrone mit zweierlei Strömungs verhalten erzielt, nämlich mit Bereichen hoher Strömung bei geringerer Filterwirkung und mit Bereichen geringerer Strömung mit höherer Filter wirkung.

Bei einem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 werden die unterschiedlichen Vorteile der verschiedenen möglichen Strömungsverhalten der Filterpatrone miteinander kombiniert.

Die erfindungsgemäße Filterpatrone ist insbesondere für die Anwendung als Hauptstrom-Olfilter bei Verbrennungsmotoren geeignet, da sie auch bei infolge der sich ändernden Betriebstemperatur schwankenden Viskosität des Schmieröles und der unterschiedlichen Größe der auszufilternden Schmutg- und Staubpartikel in der Lage ist ein günstiges Strömungs verhalten bzw. eine günstige Strömungsverteilung über längere Zeit hin sicherzustellen.

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Claims

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Patentansprüche

/ \. j Filterpatrone für Flüssigkeitsfilter, insbesondere für ^λ~~"' Ölfilter von Verbrennungsmotoren, mit zwei im Abstand

liegenden, einer inneren und einer äußeren, zwei konzentrische Räume bildenden, perforierten Wandungen und zwei diese Räume abschließenden Endplatten, von denen eine einen Zugang zum inneren Raum aufweist und wobei im äußeren Raum ein Filtermaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine der perforierten Wandungen (22) mit Oberflächeneindrückungen

(42) in Richtung auf die andere perforierte Wandung (21)

hin versehen wird, durch die das benachbarte Filtermaterial

(43) örtlich komprimiert wird.
2. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneindrückungen (42) unterschiedliche Eindringtiefe aufweisen.
3. Filterpatrone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneindrückungen (42) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
4. Filterpatrone nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (43) aus Baumwolle und Holzfasern mit einer vor dem Versehen der perforierten Wandung (22) mit den Oberflächeneindrückungen (42) gleichförmigen Porösität besteht.

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5. Filterpatrone nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckigen überflacheneindrückungen (42) in axial zueinander im Abstand liegenden Reihen angeordnet sind.
6. Filterpatrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckigen Oberflächeneindrückungen (42) beginnend mit der am weitesten von der Endplatte (28) mit dem Zugang zum inneren Raum (23) entfernten Reihe in ihrer Größe abnehmen.
7. Filterpatrone nach Anspruch 5, dadurch geke nnzeichnet, daß die dreieckigen Oberflächeneindrückungen (42) innerhalb einer axialen Reihe gleich sind.
8. Filterpatrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckigen Oberflächeneindrückungen (42) von einer axialen Reihe zur anderen axialen Reihe in ihrer Größe unterschiedlich sind.

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