DE3807828C2 - Vorrichtung für eine Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Filtervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 35 120 139 ist eine Vorrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt geworden. Gemäß der dor­ tigen Fig. 6 ist ein Adapter 62 vorgesehen, der nach unten ragende Stutzen 61 auf­ weist. An diese sind Filterkerzen 52 anschließbar. Der Adapter hat ein Zufuhrloch 79. Im Zentralbereich 76 ist ein Abflußvolumen vorgesehen. Man erkennt auch den Kopf 78 mit dem Zufuhrstutzen 81 und dem Abflußstutzen 77.

Nachteilig bei dieser Konstruktion war folgendes:

• a) Wenn der Filter erschöpft war, und man die Spannplatte 84 sowie den Kopf 78 ab­ nahm, konnte sich Filtrat auf der Oberseite des Adapters 62 ausbreiten. Bei man­ chen (gefährlichen) Stoffen bereitete doch bereits das Abwaschen Schwierigkeiten.
• b) Auch der Adapter muß vor einer weiteren Verwendung gewaschen werden.
• c) Es muß ein außerordentlich starker Druck aufgebracht werden, wenn man zwi­ schen dem Randbereich des Adapters und dem Randbereich des Kopfs Dichtig­ keit schaffen will, die ja auch Dichtigkeit gegenüber Gasen bedeutet. Ist der Adap­ ter und der Kopf aus Kunststoff und ist der zur Schaffung von dichten Verhältnis­ sen verwendete Druck sehr groß, so kann das Material bekanntlich fließen und das Ganze wird in den Randbereichen undicht.
• d) Wenn man im Stand der Technik Rächendichtung ohne Zusatz zusätzlicher Dichtungen haben will, dann müssen die einander gegenüberliegenden Flächen äußerst plan sein. Der Durchmesser von solchen Vorrichtungen ist aber z. B. in der Größenordnung von 10-30 cm, und es ist sehr schwierig, auf billige Weise plane Flächen zu spritzen oder sonst irgendwie herzustellen, die im Sinne einer Gasdichtigkeit und/oder Flüssigkeitsdichtigkeit eben sind.
• e) Sowohl der Adapter als auch der Kopf müssen aus außerordentlich steifem Material sein und es muß auch der Bereich zwischen dem Abflußvolumen einerseits und dem Zufuhrloch sowie dem Zufuhrstutzen andererseits dicht sein, und zwar obwohl hier kein Dichtungsdruck zwischen der Spannplatte und dem Becher aufgebracht werden kann. Diese Bedingungen sind außerordent­ lich schwer zu erfüllen. Ein geringer Überdruck im Abflußvolumen kann ja außerordentlich hohe Kräfte erzeugen, weil er auf relativ große Flächen wirkt. Biegt sich daher z. B. der Adapter etwas nach unten, so entsteht ein Spalt, so daß ein Kurzschluß zwischen dem Zufuhrstutzen und dem Abflußstutzen entstehen kann. Dieser Spalt kann dann nicht mehr auf Null zurückgehen, wenn in der Flüssigkeit Partikel waren.

Auch im Abflußvolumen können Überdrücke auftreten, wie z. B. wenn ein Rückschlagventil schnell schließt oder dergleichen.

Es reicht dann sicherlich der Druck zwischen dem Spannring und der Spannplatte im Umfangsbereich aus, nach wie vor Dichtigkeit zu erzielen. Ob aber im Innern ein Kurzschluß stattgefunden hat oder nicht, läßt sich nicht feststellen.

Aus der DE 77 37 893 U1 ist eine Filtervorrichtung zum Einbau in Kraftstoffleitungen von Verbrennungskraftmaschinen bekannt. Diese Filtervorrichtungen sind als einteilige Bauteile aufgeführt, in denen ein Filtereinsatz vorgesehen ist. Nach Verschmutzen des Filtereinsatzes wird ein derartiger Filter vollständig ausgetauscht, wobei die im Filter enthaltene Flüssigkeit auslaufen kann.

Aus der US-PS 4 331 535 ist eine Filtervorrichtung bekannt, die ein Gehäuse mit darin anordbaren Filterkerzen aufweist, die von einem Adapter aufgenommen sind. Der Adapter schließt das Gehäuse über eine Dichtung ab. Unterhalb des Adapters ist ein Kopf vorgesehen, der von einem Zufuhrstutzen durchdrungen ist und zwischen Kopf und Adapter ein Abflußvolumen bildet, wobei das Arbeitsmedium über den Abflußstutzen abfließen kann. Der Kopf ist über ein Dichtungselement zu dem Adapter als auch zu dem Zufuhrstutzen mediendicht abgeschlossen und wird zusammen mit dem Gehäuse über ein Spannmittel gegeneinander gepreßt, damit dieses mediendicht zueinander festgelegt ist. Dabei handelt es sich um eine Filtervorrichtung, bei der ein in dem Gehäuse integrierter Schlauch zum Sammeln von Schmutzpartikeln nicht vorgesehen ist. Zudem wird der Filter zum Tausch der Filterkerzen vollständig entleert.

Aus der US-PS 3 017 032 ist eine Filtervorrichtung bekannt, bei der Filterkerzen auf ei­ ner Adapterplatte befestigt sind, die in ein Gehäuse ragen. Die Adapterplatte ist über Dichtungselemente zu einem Kopf festgelegt und bildet ein Abflußvolumen, über das das Arbeitsmedium zu dem Abflußstutzen gelangen und abfließen kann. Der Zufuhr­ stutzen führt das Medium dem Gehäuse zu, wobei das Arbeitsmedium den Kopf und Adapter umströmt. Auch hier wird das Filtergehäuse zum Austausch der Filterkerzen vollständig entleert, so daß das Problem des Überlaufens bzw. Auslaufens nicht auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, durch die ein einfacher und schneller Wechsel des erschöpften Filters ermöglicht ist, ohne daß ein Auslaufen des verschmutzten Filtrats gegeben ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß im Bereich des Abflußvolumens von der natürlich vorhanden sein müssenden Spannvorrichtung keine Kraft auf den Kopf oder den Adapter ausgeübt wird, so daß diese relativ leicht und dünn hergestellt werden können. Insbesondere braucht dann der Adapter nicht mehr aus einer dicken Platte zu sein und man kann außerordentlich viel Material sparen. Im Dicht- und Klemmrand befindet sich ja bei diesere Lösung kein Fluid und kann sich auch keines befinden, wie dies beim Stand der Technik möglich sein könnte.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 schafft man ein relativ großes Abflußvolumen bei gleichzeitig dünnem und damit materialsparendem Boden ds Adapters. Wenn das Abflußvolumen groß ist, dann können sich innerhalb des Abflußvolumens die Drücke ausgleichen und man braucht keine speziellen Einfräsungen vorzusehen, die im Stand der Technik im Boden des Adapters notwendig waren. Außerdem braucht man jetzt den Abflußstutzen nicht mehr an eine zentrale Stelle zu legen. Man kann ihn nunmehr an eine dezentrale Stelle legen, und trotzdem ist der Strömungswiderstand von den Filterkerze-Stutzen her der gleiche. Trotzdem kann kein Fluid-mäßiger Kurzschluß entstehen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erhält man eine leichte aber strömungs­ mäßig günstige Vorrichtung.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 wird die Vorrichtung trotz geringen Material­ verbrauchs sehr steif und die Parallelität zwischen dem Adapter und dem Kopf bleibt erhalten, auch wenn das Fluid heiß ist und/oder Überdruck oder Unterdruck auftritt und/oder die Filterkerzen relativ schwer sind usw.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erhält man keine Dichtigkeitsprobleme, was der Fall wäre, wenn man die Stäbe durch den Boden des Kopfs bzw. des Adapters hindurchstecken würde.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 werden die Querverbinder lediglich auf Zug oder Druck, aber kaum auf Knickung beansprucht bzw. ist diese Beanspruchung wesentlich weniger vorhanden als wenn sie schräg stehen würden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 kann man die Vorrichtung aus zwei Einzel­ teilen herstellen, nämlich dem zunächst einmal für sich hergestellten Kopf und dem für sich hergestellten Adapter. Man kann bei der zweiteiligen Herstellung ohne größere Anstellung mit einem zweiteiligen Spritzgußwerkzeug den gesamten Kopf und den gesamten Adapter einschließlich der Querverbinder, der Stutzen, dem Dicht- und Klemmrand usw. herstellen. Beim Spiegelschweißen werden die beiden miteinander zu vereinigenden Hälften an eine heiße Platte gedrückt. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß der Kopf und der Adapter aus thermoplastischem Material hergestellt sind. Man zieht dann diesen "Spiegel" radial nach außen weg und führt und Kopf und den Adapter aufeinander zu, so daß hier zuverlässig verschweißt wird.

Natürlich könnte man diese Vorrichtung auch aus drei Teilen oder mehr herstellen. Ferner gibt es auch Verfahren, bei denen man um einen Kern herum Kunststoff spritzt und später diesen Kern wieder herausspült.

Man könnte die Einzelteile der Vorrichtung natürlich auch miteinander verkleben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 kann man auch die Querverbinder im Innern der Vorrichtung miteinander verbinden.

Das Spiegelschweißen geht mit den Merkmalen des Anspruchs 10 am besten.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 gewinnt man Platz zwischen den Stutzen für die notwendigen Anschlüsse. Außerdem verstärken die Stutzen den Randbereich, wenn sie dort angeordnet sind und auch die Handhabbarkeit wird größer.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 verwechselt man nicht den Zufuhrstutzen mit dem Abflußstutzen, und zwar hinsichtlich der Anbringung der Spannplatte als auch hinsichtlich der Anbringung der Anschlüsse.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels be­ schrieben. Die Zeichnung ist maßstäblich und soweit die Einzelheiten nicht beschrieben sind, wird auf die Zeichnung verwiesen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung im fertigen Zustand mit Filterkerzen, angedeutetem Becher und angedeuteter Spannplatte,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Lage vor dem Spiegelschweißen in geschnittenem Zustand und im Maßstab 1 : 1,

Fig. 3 die Untersicht unter den Kopf,

Fig. 4 die Draufsicht auf den Adapter.

Eine Filtervorrichtung 11 umfaßt im wesentlichen einen Kopf 12, einen Adapter 13, Patronen 14, einen Schlauch 16, einen Becher 17 und einen Deckel 18 ähnlich der deutschen Offenlegungsschrift 35 20 139.

Der Adapter 13 hat eine geometrische Mittenachse 19, die senkrecht zum etwa 3 mm dicken Boden 21 steht. Wie man aus Fig. 2 und Fig. 4 sieht, kann man den Adapter 13 einstückig ohne Schieber mit einem zweiteiligen Spritzgußwerkzeug spritzen, da keine hinterschnittenen Bereiche vorkommen. Der Boden 21 ist kreisförmig. An seiner Oberseite 32 hat er drei kurze um 120° versetzte Rippen 22, die etwa 2 mm hoch sind und jeweils zur Mitte der ebenso versetzten Stutzen 23, 24 26 hinweisen. Die Stutzen 23, 24, 26 sind jeweils über nach unten aus dem Boden 21 hinausstehende, flache Näpfe 27, 28, 29 verbunden, die einen erheblich größeren Durchmesser als die Stutzen 23, 24, 26 haben. Die Näpfe 27, 28, 29 dienen zum einen der mechanischen Verstärkung des Bodens 21. Zum anderen bilden sie eine Art Trichter, der den Abfluß des Fluids strömungsgünstiger macht. Zum dritten bilden sie duch ihre Schultern 31, die senkrecht zur Längserstreckung der Stutzen stehen, einen Anschlag für den oberen Rand der Patronen 14, was günstiger ist, als wenn diese direkt an die Unterseite des Bodens 21 anstoßen würden.

Auf der Oberseite 32 befinden sich etwa 2 mm hohe Säulenstümpfe 33 mit kreis­ zylindrischem Querschnitt. Gemäß Fig. 4 sind davon sechs Stück vorgesehen, und zwar an solchen Stellen, wo der Boden 21 am ehesten ausbeulen könnte. Wie man aus Fig. 2 sieht, sind die Rippen 22 ebenso hoch. Am Umfang des Bodens 21 ver­ läuft eine senkrecht nach oben gerichtete Umfangswand 34, die vollen Querschnitt hat, soweit sie 2 mm hoch ist. In ihrer darüber hinausgehenden Höhe geht sie in ein Dach 36 über, das nach oben hin eine Schneide bildet. Das Dach enthält dann die Materialzugabe für das spätere Spiegelschweißen. Die Umfangswand 34 ist ebenfalls etwa 3 mm dick.

Auf dem Boden nach oben ragend ist eine Innenwand 39 vorgesehen. Die Innenwand 39 umfährt ein Zufuhrloch 37, das im Boden 21 direkt an die Umfangswand 34 gemäß Fig. 4 anschließt. Das Zufuhrloch 37 liegt gemäß Fig. 4 auf 3 Uhr-Position, während die Stutzen 23, 24, 26 jeweils etwa auf 1 Uhr-, 5 Uhr- und 9 Uhr-Position liegen, d. h. auf der Winkelhalbierenden zwischen den Stutzen 24 und 26. Es hat von der Umfangwand 34 parallel zueinander abgehende Wandbereiche 41, 42, die in einen Halbkreisbogen 43 übergehen. Wenn man will, kann man auch den rechts von den Wandbereichen 41, 42 verlaufenden Bereich der Umfangswand 34 zugleich der Innenwand 39 funktionsmäßig zuordnen. Beide Wände sind dort identisch. Das Zufuhrloch 37 reicht etwa bis zum halben Abstand zwischen Umfangswand 34 und geometrischer Mittenachse 19. Die Fläche des Zufuhrlochs 37 ist wesentlich größer als die lichte Fläche der Stutzen 23, 24, 26 (einzeln genommen). Insgesamt entspricht die Fläche des Zufuhrlochs 37 zumindest etwa der Summe der lichten Innenflächen der Stutzen 23, 24, 26. Das Zufuhrloch 37 hat eine geometrische Mittenachse 38. Dem Umriß und der Höhe nach entspricht die Innenwand 39 der Umfangswand 34.

Der Kopf 12 ist einstückig aus thermoplastischem Kunststoff gespritzt. Er hat eine geometrische Mittenachse, die im fertigen Zustand mit der geometrischen Mittenachse 19 fluchtet. Der Kopf 12 hat einen Boden 46, der etwa 3 mm dick ist. Sein Mittenbereich ist durch drei Rippen 47 versteift, die nach unten vorspringen, an ihrer Wurzel ineinander übergehen und mit gleicher Winkelteilung angeordnet sind. Gemäß Fig. 2 ragt im linken Randbereich des Bodens 46 ein Abflußstutzen 48 nach oben, der etwa 60 mm hoch ist und nach unten zu den Boden 46 mit einer kreisförmigen Durchbrechung 49 durchbricht. Der Abflußstutzen 48 liegt et­ wa auf 8 Uhr-Position gemäß Fig. 3. Ein Zufuhrstutzen 51 liegt gemäß Fig. 3 auf 3 Uhr-Position, ebenfalls im Außenrandbereich des Bodens 21. Seine geometrische Mittenachse 52 fluchtet im fertigen Zustand mit der geometrischen Mittenachse 38 des Zufuhrlochs 37. Unter die Unterseite 53 des Bodens 46 setzt sich der Zufuhrstutzen 51 etwa 1 cm weit fort. Er bildet dort mit seiner Fortsetzung eine Innenwand 53, die ihrem Umriß nach mit der Innenwand 39 in wesentlichen Bereichen deckungsgleich ist und ebenfalls im Endbereich in ein Dach gleich dem Dach 36 übergeht.

Der kreisscheibenförmige Boden 46, der konzentrisch zur geometrischen Mittenachse 44 ist, hat ganz außen eine Umfangswand 54, die gleich weit nach unten ragt wie die Innenwand 53 und ebenso in ein Dach übergeht. Die Umfangswände 34, 54 liegen im fertigen Zustand deckungsgleich.

Von der Unterseite 53 des Bodens 46 stehen etwa 1 cm lange Säulen 56 nach unten ab, die dann deckungsgleich mit den Säulenstümpfen 33 sind, wenn die geometrischen Längsachsen 38, 52 fluchten.

Gemäß Fig. 2 etwas tiefer als der Boden 46 geht die Umfangswand 54 in einen kreisringförmigen, horizontalen, kurzen Steg 57 über, der mediendicht mit der Umfangswand 54 verbunden ist und auch selbst mediendicht ist. Er ist koaxial zur Mittenachse 44. An seinem äußeren Endbereich zweigt er um 90° nach unten in einen Verstärkungsrand 58 von etwa 3 mm Dicke ab, der jedoch oberhalb des Dachs der Umfangswand 54 endet. Die Unterseite des Verstärkungsrands 58 ist also außerhalb der Wirkung der Heizvorrichtung für das Spiegelschweißen. Zwischen dem Verstärkungsrand 58 und der Umfangswand 54 erstrecken sich Verstärkungsrippen 59 auf winkelmäßig gleichem Teilungsabstand. Auch diese reichen nicht bis zu einer Spiegelschweißvorrichtung.

Der Steg 57 geht nach außen in einen koaxialen Dicht- und Klemmrand 61 einstückig und mediendicht über, und zwar unter einem Winkel von rund etwa 60° zur Horizontalen. Auch der Dicht- und Klemmrand 61 hat etwa die Dicke des Bodens 46, d. h. etwa 3 mm.

Zur Herstellung einer einstückigen, geschweißten Vorrichtung bringt man in die Ebene 62 (Fig. 2) eine beheizte Platte, die heißer ist als die Erweichungs­ temperatur des Thermoplasts. Gegen diese Platte wird von unten der Adapter 13 und von oben der Kopf 12 gedrückt, wobei die geometrischen Längsachsen 19, 44 und 38, 52 fluchten. Dann zieht man die Platte seitlich heraus und bewegt den Kopf 12 und den Adapter 13 alsbald aufeinander zu, so daß die im Dachbereich weich gewordenen Volumina der Umfangswände 34, 54 und Innenwände 39, 53 miteinander mediendicht verschmelzen.

Eine solche fertige Vorrichtung wird in ihrem unteren Bereich auf hier nicht interessierende Weise mit dem oberen Rand des Schlauchs 16 gemäß Fig. 1 mediendicht verbunden und in den Becher 17 gesetzt. Es liegt dann von unten seine Dichtfläche 63 gegen den Dicht- und Klemmrand 61 an. Eine Dichtfläche 64 des Deckels 18 liegt von oben an und der Abflußstutzen 48 und der Zufuhrstutzen 51 durchqueren diesen Deckel in geeigneten Ausnehmungen. Der Deckel 18 wird nach unten gegen den Becher 17 verspannt.

Sind die Patronen 14 erschöpft, so wird (nach entsprechenden Vorarbeiten) der Deckel 18 abgenommen und man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung samt dem Schlauch 16 und den Patronen 14 entsorgen, ohne daß auch bei den schwierigsten Fluiden dabei Schwierigkeiten auftreten würden.

Wie Fig. 1 zeigt, erhält man trotz der relativ dünnwandigen Bauweise ein großes Abflußvolumen 66.

Claims (12)

1. Vorrichtung für eine Filtervorrichtung (11),
mit einem kreisförmigen Adapter (13),
mit mindestens einem aus dem Adapter (13) ragenden Stutzen (23, 24, 26), an dem eine Filterkerze (14) anschließbar ist,
mit einem Zufuhrloch (37) im Adapter (13),
mit einem kreisförmigen Kopf (12) oberhalb des Adapters (13),
mit einem Zufuhrstutzen (51), der vom Kopf (12) aus nach oben ragt und mit dem Zufuhrloch (37) des Adapters (13) kommuniziert,
mit einem zwischen Adapter (13) und Kopf (12) gebildeten Abflußvolumen (66) und mit einem Abflußstutzen (48), der vom Kopf (12) aus nach oben ragt und mit dem Abflußvolumen (66) kommuniziert,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Der Adapter (13) weist in seinem Umfangsbereich eine auf den Kopf (12) zuweisende Umfangswand (34, 54) auf, an die sich eine den Zufuhrstutzen (51) umschließende Innenwand anschließt.
• b) Der Kopf (12) weist in seinem Umfangsbereich eine auf den Adapter weisende Umfangswand (34, 54) auf, an die sich eine das Zufuhrloch (37) umschließende Innenwand (39, 53) anschließt.
• c) Die freien Enden der Umfangswände (34, 54) und Innenwände (39, 53) von Adapter (13) und Kopf (12) sind mediendicht und mechanisch steif miteinander verbunden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Umfangsbereichen aus ein Dicht- und Klemmrand (61) radial nach außen ragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Raums des Abflußvolumens (66) höher ist als der Boden (21) des Adapters (13) dick ist und daß die Innenwand und die Umfangswand (34, 54) entsprechend hoch sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe mindestens fünfmal größer ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch das Abflußvolumen (66) hindurch von der Unterseite des Kopfs (12) bis zur Oberseite des Adapters (13) auf Zug belastbare Querverbinder (33, 56) erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbinder (33, 56) Stäbe aus dem Material des Kopfs (12) und des Adapters (13) sind, die mit beiden einstückig sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverbinder (33, 56) senkrecht zur Oberseite und Unterseite stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Spiegelschweißnaht hat, die parallel zur Oberseite und Unterseite verläuft und die durch die Umfangswand (34, 54) und die Innenwand (39, 53) geht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelschweißnaht auch durch die Querverbinder (33) geht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (12) und der Adapter (13) aus einem Thermoplast sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrstutzen (51) und der Abflußstutzen (48) im Randbereich der Vorrichtung (11) aber innerhalb der Umfangswand (51) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrstutzen (51) und der Abflußstutzen (48) auf einer von einer Durchmesserlinie abweichenden Linie liegen.