DE4428139A1 - Filtereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE 42 06 519 ist eine Filtereinrichtung mit einem Ringfilterelement bekannt. Dieses Ringfilterelement besteht aus einem zick-zack-förmig gefalteten Filtermaterial. An den Stirnseiten sind jeweils durch Verbindungen mit dem Filtermaterial dicht abdeckende Platten oder folienförmige Dichtmaterialien angeordnet. Das Dichtmaterial ist in Form einer Radialdichtung gestaltet, das heißt, es überragt das Filtermaterial radial innen um einen bestimmten Betrag und bildet mit einem Gehäusestutzen das Dichtelement.

Solche Radialdichtungen werden sehr hohen Reiß-Spannungen ausgesetzt. Es besteht die Gefahr, daß das Dichtmaterial beim Einsetzen des Filterelements in das Filtergehäuse reißt und damit nicht nur das Dichtmaterial beschädigt, sondern die Filterwirkung völlig außer Kraft gesetzt wird.

Die Veröffentlichung versucht zwar, mit einem Stützring ein definiertes Radialdichtungsmaß einzustellen. Dieser Stützring muß jedoch, wenn er eine Wirkung erzeugen soll, relativ dickwandig sein und verringert damit den Innendurchmesser des Gehäusestutzens erheblich.

Es ist aus der DE-OS 24 29 474 weiterhin ein Filterelement bekannt, bei dem eine Radialdichtung mittels Dichtlippen gebildet wird, wobei die Radialdichtung ebenfalls in die Stirnseitenabdichtung integriert ist.

Ein Nachteil dieser Dichtlippen ist darin zu sehen, daß diese sehr wulstig ausgestaltet sind. Die Dichtlippen verringern damit den Durchmesser des Gehäusestutzens erheblich bzw. vergrößern den Außendurchmesser des Filterelements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinrichtung zu schaffen, die eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Raums gewährleistet und die ein Beschädigen der Stirnseitenabdeckung, welche die Radialabdichtung bildet verhindert. Die Erfindung kann selbstverständlich sowohl bei Flüssigkeitsfiltern als auch bei Luftfiltern angewendet werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß ein flexibler Stützring vorgesehen ist, der die Dichtwirkung der Radialdichtung nicht beeinflußt, keinen zusätzlichen Bauraum erfordert und ein Einreißen der Stirnendscheibe wirksam verhindert.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Stützring in die elastisch ausgebildete Endscheibe einzubetten. Damit wird eine besonders innige Verbindung zwischen Endscheibe und Stützring geschaffen.

Der Stützring ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Vliesring oder ein thermoplastisches Kunststoffelement. Beide Materialien haben die Eigenschaft, daß sie die Elastizität der Radialdichtung nicht beeinflussen bzw. die Radialdichtungswirkung noch unterstützen.

Die Radialdichtung für das Filterelement kann an der Innenbohrung der Stirnendscheibe oder an der Umfangsfläche der Stirnendscheibe vorgesehen sein. In beiden Fällen ist der Stützring in unmittelbarer Nähe der Radialdichtung angeordnet.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 4 das Filterelement einer Filtereinrichtung mit jeweils einem flexiblen Stützring,

Fig. 5 Detaildarstellungen verschiedener Filterelementausführungen,

Fig. 6 ein Filterelement mit Mittelrohr in einer Schnittdarstellung,

Fig. 7 ein auf ein Mittelrohr aufgeschobenes Filterelement in einer Schnittdarstellung.

Die Filterelemente gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 bestehen im wesentlichen aus elastischen Stirnendscheiben 10 und 11, zwischen denen ein zick-zack-förmig gefaltetes Filterpapier 12 angeordnet ist. Zur einfacheren Darstellung sind in den Figuren die jeweiligen Gehäuse der Filtereinrichtungen mit Rohölzulauf und Reinölablauf sowie das Mittelrohr, durch welches der Reinölablauf erfolgt, nicht dargestellt. Solche Gehäuse sind jedoch allgemein bekannt und zum Beispiel aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 51 221 ersichtlich.

Die Filterelemente können auch zum Filtern von Luft, beispielsweise zum Filtern von Ansaugluft für eine Verbrennungskraftmaschine oder zum Filtern von Luft für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges verwendet werden. Dabei ist das jeweilige Filterelement in einem Luftfiltergehäuse angeordnet. Der Rohluftzutritt erfolgt außen, das heißt, das Filterelement wird von außen nach innen durchströmt. Der Reinluftbereich befindet sich im Inneren. Die Reinluft kann über ein konzentrisch angeordnetes Mittelrohr entnommen werden.

An der Stirnendscheibe ist gemäß Fig. 1 ein flexibler Stützring 13 angeordnet. Dieser flexible Stützring ist in die Stirnendscheibe eingebettet und besteht aus einem Vlies. Die radiale Abdichtung des Filterelements gegenüber dem gestrichelt gezeichneten Mittelrohr erfolgt im äußeren Bereich 15 der Stirnendscheibe 10. Der Stützring 13 verhindert wirksam eine Beschädigung der Radialdichtung, ist aber andererseits flexibel genug, um eine zuverlässige Radialabdichtung zu gewährleisten.

In Fig. 2 ist ein Filterelement gezeigt, welches an seinem äußeren Umfang radial abgedichtet wird. Der Stützring 13 ist deshalb am äußeren Rand in die Stirnendscheibe 10 eingebettet und weist die gleiche Funktion wie in Fig. 1 auf.

Weitere Varianten zeigen die Fig. 3 und 4. Dort ist der Stützring 16 gleichzeitig das Kontaktelement der Radialdichtung. Dies bedeutet, daß der Stützring 16 wie in der Detaildarstellung zu der Fig. 3 gezeigt, eine axiale Ausdehnung nach innen aufweist und damit die Verbindung zu dem Stützrohr 14 herstellt. Diese Ausführung ist zweckmäßig bei sehr hoher Beanspruchung der Radialdichtung.

Die Fig. 4 zeigt wiederum den Stützring am äußeren Rand des Filterelements. Auch dieser Stützring ist axial nach innen gerichtet und bildet somit eine Verstärkung der Radialdichtung.

In Fig. 5 ist in einer Detaildarstellung ein Filterelement bestehend aus zick-zack-förmig gefalteten Filterpapier 12 mit jeweils einer Stirnendscheibe 10 dargestellt.

Fig. 5a zeigt eine Stirnendscheibe 10, die sich auch über die Mittelbohrung des Filterelements erstreckt und damit diese Bohrung einseitig verschließt. Über der Stirnendscheibe 10 ist ein flexibler Stützring 13 angeordnet. Dieser überdeckt die gesamte Stirnendscheibe und verstärkt somit auch deren Mittelbohrungsabschluß.

Fig. 5b zeigt ebenfalls eine über die Mittelbohrung sich erstreckende Stirnendscheibe. Hierbei ist der flexible Stützring nur im inneren Bereich des Filterelements angeordnet. Es ist außerdem ein Mittelrohr 17 zu sehen, welches sich bis in die Nähe der Stirnendscheibe 10 erstreckt.

Fig. 5c zeigt ein Filterelement bei dem die Stirnendscheibe 10 sich über die Mittelbohrung konvex wölbt. Auch hier ist der Bereich der Mittelbohrung durch den flexiblen Stützring 13 verstärkt, so daß höhere Druckkräfte aufgenommen werden können.

In Fig. 6 ist ein Filterelement mit einem Mittelrohr gezeigt. Das Mittelrohr 17 wird in seinem oberen Anschlußbereich in eine hier nicht dargestellten Aufnahmebohrung eingesteckt und mit entsprechenden Maßnahmen fixiert. Am gegenüberliegenden Ende liegt das Filterelement mit seinem Stirnendscheibe 10 an einer federnden Anlagefläche des Federelements 18 an. An dem Federelement 18 ist ein Überdruckventil 19 befestigt. Die Stirnendscheibe 10 ist mit einem flexiblen Stützring 13 im inneren Bereich verstärkt. Die Abdichtung zwischen Roh- und Reinluftseite erfolgt durch die Stirnkante 20 des Mittelrohrs, welches sich im eingebauten Zustand unmittelbar an die Stirnendscheibe 10 anlegt. Auf der rechts der Symmetrieachse dargestellten Figur ist eine Variante gezeigt bei der kein Überdruckventil vorhanden ist. Die Abdichtung des Filterelements bzw. der Rohflüssigkeits- von der Reinflüssigkeitsseite erfolgt durch ein Radialdichtungselement das durch die Stirnendscheibe 10, welche sich bis in die Innenbohrung erstreckt und an dem Mittelrohr 17 anliegt. Die Abdichtung des Filterelements im Bereich des Anschluß des Mittelrohrs 17 kann wie in Fig. 3 dargestellt, erfolgen. Selbstverständlich sind die verschiedenen Abdicht- bzw. Ausgestaltungsvarianten miteinander kombinierbar und entsprechend dem Anwendungsfall auszuwählen.

Wesentliche Vorteile von elastischen Stirnendscheiben mit flexiblen Stützringen ist aus der hohe Temperaturbereich. Solche Filterelemente können in bis zu 150°C heißem Motoröl Anwendung finden. Außerdem ist die Anwendung-bei Kraftstoff-Filtern möglich. Die Funktionstüchtigkeit der Abdichtung ist unter allen Einsatzbedingungen gegeben. Dies bedeutet, daß die Flexibilität der Abdichtelemente auch unter härtesten Einsatzbedingungen nicht verloren geht.

Die flexible Ausgestaltung der Stirnendscheiben ermöglicht auch den Einsatz von Mittelrohren aus Kunststoffmaterial beispielsweise PUR 6.6. Fertigungstoleranzen können durch diese flexible Ausgestaltung problemlos ausgeglichen werden.

Durch das Fehlen zusätzlicher Dichtungselemente kann das vorhandene Bauvolumen optimal für das filterwirksame Medium ausgenutzt werden. Auch entfallen zusätzliche Blech- oder Papierendscheiben.

Weitere Vorteile sind die Entsorgungsfreundlichkeit, das geringe Gewicht sowie die Korrosionsbeständigkeit.

In Fig. 7 ist eine Patrone gezeigt, die in besonders einfacher Weise von dem Mittelrohr entfernt werden kann. Das Mittelrohr 17 weist im Bereich A seinen größten Durchmesser auf und verjüngt sich aufgrund einer Stufe 21 bis auf den Durchmesser im Bereich B. In der Darstellung ist die Verjüngung überproportional gezeichnet. In der Praxis hat sich eine Verjüngung um etwa 0,3 mm bis 2 mm als günstig erwiesen. Selbstverständlich kann das Mittelrohr auch kegelstumpfförmig verlaufen. Das Filterelement 22 ist zylinderförmig gestaltet, das heißt, die beiden Endscheiben des Filterelements 22 weisen gleiche Innendurchmesser auf. Wird das Filterelement 22 auf das Mittelrohr 17 aufgeschoben, so weitet sich die in Montagerichtung gesehene vordere Endscheibe etwas weiter auf. Aufgrund der Flexibilität der Endscheibe paßt sich das Filterelement mühelos dem Mittelrohr an.

Der wesentliche Vorteil des abgestuften Mittelrohrs liegt darin, daß die Patrone durch leichten Stoß auf das Mittelrohr und ohne Anfassen mit der Hand vom Mittelrohr entnommen werden kann. Ein Austausch der Patrone ist somit ohne besondere Werkzeuge und ohne Verschmutzung möglich.

Claims (14)

1. Filtereinrichtung,

• - mit einem Gehäuse,
• - einem mit dem Gehäuse verbundenen Mittelrohr,
• - einer Öffnung für das zu filternde Medium und einer Öffnung für das gereinigte Medium, wobei die Entnahme des gereinigten Mediums im wesentlichen durch ein Mittelrohr erfolgt,
• - mit einer metallfreien Filterpatrone, die ein konzentrisch angeordnetes, zick-zack-förmig gefaltetes Filterelement aufweist,

wobei das Filterelement an den Stirnseiten mit Stirnendscheiben versehen ist und wobei wenigstens eine Stirnendscheibe elastisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Stirnendscheibe eine Radialdichtung bildet und an der elastischen Stirnendscheibe im unmittelbaren Bereich der Radialdichtung ein flexibler Stützring angeordnet ist.

2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring in die elastisch ausgebildete Stirnendscheibe eingebettet ist.

3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring ein Vliesring ist.

4. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring ein thermoplastisches Kunststoffelement ist.

5. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtung an der Innenbohrung der Stirnendscheibe liegt.

6. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtung an der Umfangsfläche der elastischen Stirnendscheibe vorgesehen ist und der Stützring in unmittelbarer Nähe dieser Umfangsfläche angeordnet ist.

7. Filtereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Vliesrings im Verhältnis zur Dicke der elastischen Endscheibe 1 : 4 beträgt.

8. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Stützring sich bis in den Radialdichtungsbereich erstreckt.

9. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Stirnendscheibe und/oder der flexible Stützring die gesamte Stirnfläche überdeckt.

10. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Stützring am äußeren Rand der Stirnendscheibe angeordnet ist und eine radiale Abdichtung der Filterpatrone an der Innenbohrung der Stirnendscheibe oder dem Außenumfang der Stirnendscheibe erfolgt.

11. Filtereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelrohr wenigstens zwei geringfügig unterschiedliche Durchmesser aufweist.

12. Filtereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich der größere Durchmesser des Mittelrohrs an dem in Einschubrichtung der Patrone vorderen Ende befindet.

13. Filtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement an seinen Stirnseiten mit Stirnscheiben versehen ist, welche gleiche Dichtflächendurchmesser aufweisen.