DE9202865U1 - Zylindrisches Ölfilter - Google Patents

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Dipl.-Ing. H. Leinweber (19761) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

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Ingenieurbüro Reich GmbH, 8000 München

Zylindrisches Ölfilter

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Ölfilter mit einem Gehäuse und einem in den Ölstrom in dem Gehäuse eingesetzten Filtereinsatz.

Bei Motoren, Maschinen und Getrieben besteht die Gefahr, daß das verwendete Schmieröl zu heiß wird und dadurch nicht mehr ausreichend viskos ist, um die erforderliche Schmierung sicherzustellen.

Daher weisen Verbrennungsmotoren häufig Ölkühler auf. Ölkühler sind üblicherweise als separate, den regelmäßig ebenfalls im Kühlkreislauf vorgesehenen Ölfiltern vor- oder nachgeschaltete Elemente ausgeführt. Der von dem Ölfilter und dem Ölkühler zusammen eingenommene Bauraum ist relativ groß. Überdies müssen Leitungen zwischen den beiden Elementen vorgesehen sein, was zusätzliche Kosten und unter Umständen Abdichtungsprobleme mit sich bringen kann.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, die Gesamtbaugröße von Ölfilter und Ölkühler zu verringern bzw. zu minimieren und Zwischenleitungen sowie damit verbundene Dichtungs- und Leitungsprobleme zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem zylindrischen Ölfilter der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß im Ölfilter-Gehäuse weiter ein Kühleinsatz vorgesehen ist, der konzentrisch zum Filtereinsatz angeordnet ist und von einer das Öl kühlenden Flüssigkeit durchströmt ist.

Der Kühleinsatz wird also zusammen mit dem Filtereinsatz innerhalb des Gehäuses angeordnet, wodurch der Gesamtbauraum der Kombination Filter und Kühler minimiert ist. Überdies können Filtereinsatz und Kühleinsatz direkt aneinander angeschlossen werden, was Verbindungsleitungen dazwischen überflüssig macht. Dichtungsprobleme an solchen Verbindungsleitungen treten mithin nicht auf.

Selbstverständlich kann der Kühleinsatz die verschiedensten Formen haben. Er kann beispielsweise in Form einer fremdgekühlten, den Filtereinsatz wendelartig umlaufenden Leitung ausgeführt sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es aber, daß der Kühleinsatz zwei durch eine wärmeleitende Trennwand voneinander getrennte, untereinander und zum Filtereinsatz konzentrische Ringräume aufweist, von denen der erste Ringraum den Filtereinsatz radial benachbart und vom zu kühlenden Öl zu durchströmen ist und der zweite Ringraum dem ersten Ringraum auf dessen anderer Seite radial benachbart und von der Kühlflüssigkeit durchströmt ist. Umgibt der Kühleinsatz den Filtereinsatz außen, kann das Öl über die gesamte Mantelfläche des Filtereinsatzes verteilt von außen in den Filtereinsatz eintreten, wodurch eine gleichmäßige Durchsetzung des Filtereinsatzes gewährleistet ist. Zur Erhöhung der Kühlleitung

können auch noch weitere, zusätzliche Ringräume vorgesehen sein.

Die Strömungsrichtungen von Öl und Kühlflüssigkeit in den beiden Ringräumen können gleichgerichtet, einander entgegengesetzt und nach Art des sog. Kreuzflusses gewählt sein. Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß der Ölstrom im ersten Ringraum und der Kühlflüssigkeitsstrom im zweiten Ringraum im Gegenstrom geführt sind. Dadurch wird der denkbar höchste Wirkungsgrad erreicht.

Solange das Öl kalt ist, d.h. insbesondere während des Warmlaufens des zu schmierenden Verbrennungsmotors ist eine Kühlung des Öls nicht erforderlich. Hinzu kommt, daß Schmieröl in kaltem Zustand höher viskos ist und nur mit vergrößertem Energieaufwand durch den Kühler gepumpt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn Einrichtungen zur Erzeugung von Turbulenzen in der Ölströmung vorgesehen sind. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher in die Ölzuleitung zum ersten Ringraum ein die Ölzufuhr zum ersten Ringraum bis zum Erreichen einer Schwelltemperatur für die Kühlung bzw. einer Viskositätsunterschwelle des Öls die Ölzufuhr mit dem Filtereinsatz kurzschließendes Regelventil eingesetzt .

Ferner können erfindungsgemäß Einrichtungen zur Vergrößerung der inneren Oberfläche des ersten Ringraums und/oder zur Erzeugung von Turbulenzen in der Ölströmung vorgesehen sein. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Kühlung weiter gesteigert werden.

Das gleiche gilt für den zweiten Ringraum insofern, als auch hier Einrichtungen zur Vergrößerung der inneren Oberfläehe des zweiten Ringraums und/oder zur Erzeugung von Turbulenzen in der Kühlflüssigkeitsströmung erfindungsgemäß vorgesehen

sein können.

Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung des ersten und zweiten Ringraums gegeneinander zwischen die wärmeleitende Trennwand und die Innenwand des Gehäuses eine Dichtsperre eingesetzt. Diese Dichtsperre kann zur Verdopplung erfindungsgemäß zwei mit Abstand voneinander angeordnete O-Ringe umfassen.

Für den Fall, daß einer der beiden O-Ringe in seiner Dichtfähigkeit beeinträchtigt ist besteht die Gefahr, daß Öl oder Kühlflüssigkeit zwischen die beiden O-Ringe gelangt. Erfindungsgemäß ist es daher besonders bevorzugt, daß der Raum zwischen den beiden O-Ringen durch eine das Gehäuse durchsetzende Öffnung nach außen verbunden ist. Dadurch kann sich zwisehen den O-Ringen kein Druck aufbauen, der Öl in den zweiten Ringraum oder Kühlflüssigkeit in den ersten Ringraum pressen könnte. Eine Vermischung von Öl und Kühlflüssigkeit infolge eines Nachlassens der Dichtwirkung der O-Ringe ist dadurch zuverlässig vermieden.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen

Fig.l eine Draufsicht von oben auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ölfilters mit Kühleinsatz im Schnitt;

Fig.2 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig.3 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie B-B in Fig. 2;

Fig.4 bis 8 jeweils eine Teilansicht aus Fig. 2 nach unterschiedlichen Ausführungsformen;

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Fig.9 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie C-C in Fig. 8;

Fig.10 schematisch die Kühlmittelströmung bei einem Ausführungsbeispiel nach Art der 2-Fluß-Variante;

Fig.11 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Line D-D in

Fig. 10;
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Fig.12 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in

Fig. 1, jedoch nach einem anderen Ausführungsbeispiel;

Fig.13 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie G-G in Fig. 12;

Fig.14 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig.15 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie H-H in Fig. 14;

Fig.16 eine Teilansicht von Fig. 14, jedoch nach einem leicht modifizierten Ausführungsbeispiel;

Fig.17 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie A-A in Fig. 1 nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig.18 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie K-K in Fig. 17;

Fig.19 eine Teilansicht von Fig. 18, jedoch in vergrößertem Maßstab;

Fig.20 eine Ansicht des Kühleinsatzes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung von innen, also von der Ölseite her und

Fig.21 eine Ansicht eines Schnittes entlang der Linie M-M in Fig. 20.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das erfindungsgemäße Ölfilter einen Filtereinsatz 1 sowie ein Gehäuse 2. Sowohl der Filtereinsatz 1 als auch das Gehäuse 2 sind zylindrisch. Den Filtereinsatz 1 umgibt ein Kühleinsatz 3. Der Kühleinsatz 3 umfaßt eine Innenwand 21 sowie eine Trennwand 14. Die Trennwand 14 trennt einen ersten Ringraum 4, der von Öl zu durchströmen ist, von einem zweiten, in Fig. 1 nicht dargestellten Ringraum, der von Wasser durchströmt ist. Die Trennwand 14 ist wärmeleitend. In dem ersten Ringraum 4 befinden sich Lamellen 6.1. Die Lamellen dienen dazu, die wärmeaufnehmende Oberfläche insbesondere der Trennwand 14 zu vergrößern und Turbulenzen in der Ölströmung zu erzeugen. Links in Fig. 1 ist ein Stutzen 12 dargestellt.

Er dient als Wasserauslaß.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Schnittes durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ölfilters, wobei der Schnitt durch die Längsachse des Ölfilters verläuft. Das Wasser strömt durch den in Fig. 2 oben dargestellten Stutzen 12 in den zweiten Ringraum 5 hinein und durch den unten dargestellten Stutzen 12 wieder heraus. Das Öl strömt im Normalbetrieb, d.h. wenn es auf Betriebstemperatur ist, durch einen Öleinlaß 13 in den ersten Ringraum 4 und überspült die Innenwand 21, um von dort in den Filtereinsatz 1 zu gelangen. Den Filtereinsatz 1 durchströmt das Öl von außen nach innen und verläßt ihn über einen nicht dargestellten Ölauslaß unten in der Mitte des Ölfilters. Die beiden Ringräume 4 und 5 sind mittels Dichtungen in Form von O-Ringen 8 und 9 gegeneinander abgedichtet, wobei der O-Ring 8 jeweils auf der Ölseite und der O-Ring 9 jeweils auf der Wasserseite liegen. Zwischen den

beiden O-Ringen ist eine Öffnung 10 in Form einer Bohrung in das Gehäuse 2 eingebracht. Öl, das trotz Dichtwirkung den CD-Ring 8 passiert, bzw. Wasser, das trotz Dichtwirkung den CD-Ring 9 passiert, können dadurch nach außen austreten, so daß eine Vermischung von Öl und Wasser zuverlässig unterbunden ist. Gemäß Fig. 2 ist der zweite Ringraum 5 von einer Außenwand 23 umgeben. Ein benachbart dem Öleinlaß 13 angeordnetes Regelventil 11 ist unten erläutert.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entlang der Linie B-B, d.h. senkrecht zur Längsachse. Gemäß Fig. 3 sind in beiden Ringräumen 4,5 Lamellen 6.1 bzw. 7.1 ausgebildet.

Die Fig. 4 bis 9 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anbringung bzw. Halterung der CD-Ringe 8 und 9. Gemäß Fig. 4 sind die O-Ringe 8 und 9 mittels eines an der Trennwand 14 durch Kleben oder dgl. befestigten Dichtungsträgerrings 15 gehalten. Gemäß Fig. 5 ist zusätzlich ein im Preßverfahren eingedrückter Stützring 16 aus (anaerobenem) Dichtungsfüllstoff vorgesehen. Er kann die dort auftretenden Kräfte aufnehmen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die O-Ringe 8 und 9 in entsprechende Sicken in der Trennwand 14 eingelassen. Fig. 7 zeigt eine Befestigung des Dichtungsträgerrings 15 mittels eines Stiftes 17, der sich durch die Trennwand 14 erstreckt. Zusätzliche Dichtungen 8a und 9a dienen zur dichten Verbindung mit der Trennwand 14. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 ist der Dichtungsträgerring 15 mittels einer beispielsweise durch Stanzen aus der Trennwand 14 herausgedrückten Lasche 18 fixiert. Die Lasche 18 greift in eine entsprechende Ausnehmung bzw. Nut in dem Dichtungsträgerring 15 ein.

Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit auf halbem Wege umgekehrt, wodurch sich ein sog. 2-Fluß ergibt.

Zur Umlenkung sind Stege 19 vorgesehen. Beim 2-Fluß kann die Strömungsgeschwindigkeit von Öl und Kühlflüssigkeit höher als beim einfachen Gegenfluß sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 sind Noppen bzw. kurze Stege 7.2 anstelle von Lamellen vorgesehen, um eine Oberflächenvergrößerung der Trennwand 14 zu erreichen und Turbulenzen in der Wasserströmung zu erzeugen. Die Noppen 7.2 sind einstückig mit der Trennwand 14, beispielsweise mittels Gießens ausgebildet. Anstelle der Außenwand 21 ist ein elastischer Abschottmantel 20 als äußere Begrenzung des zweiten Ringraums 5 in dem Gehäuse 2 angeordnet.

Fig. 13 zeigt zwei Stellungen des Regelventils 11, das sich zwischen dem Öleinlaß 13 und dem Filtereinsatz 1 befindet (vgl. beispielsweise Fig.2). Das Regelventil 11 umfaßt zwei Bohrungen 22 in der Innenwand 21 sowie einen offenen elastischen Ventilring 24. Ist das Öl so warm, daß es gekühlt werden muß, so hat es ausreichend Viskosität, um den Ringraum 4 mit dem darin befindlichen turbulenzerzeugenden Lamellen 6.1 oder dgl. passieren zu können, ohne daß sich größerer Gegendruck aufbauen würde. In diesem Fall bleibt das Regelventil 11 geschlossen (Stellung 11.1). Ist das Öl jedoch kalt, so daß sich aufgrund erhöhter Viskosität Druck in dem ersten Ringraum 4 aufbaut, so wirkt dieser Druck auf das Regelventil 11 bzw. durch die Öffnungen 22 auf den elastischen Ventilring 24, so daß der Ventilring 24 von der Innenwand 21 abhebt (Stellung 11.2) und das Öl durch die Öffnungen 22 unter Umgehung bzw. unter Kurzschließen des Kühleinsatzes 3 direkt in den Filtereinsatz 1 gelangt.

Neben der oben beschriebenen Druckabhängigkeit kann das Regelventil 11 auch temperaturabhängig, d.h. beispielsweise in Form eines Bimetalls zum Öffnen und Schließen der Öffnungen 22 ausgeführt sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 und 15 sind beidseits der Trennwand 14 Noppen 6.2 bzw. 7.2 anstelle der Lamellen 6.1 bzw. 7.1 vorgesehen. Die Noppen 6.2 und 7.2 sind einstückig mit der Trennwand 14 ausgebildet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 umfaßt Späne 6.3

bzw. 7.3 beidseits der Trennwand 14. Sie dienen den gleichen Zwecken wie die Lamellen bzw. Noppen in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Späne 6.3 und 7.3 IQ werden durch Schälen aus dem von der Trennwand 14 gebildeten Grundkörper gebildet. Vorzugsweise sind sie gegeneinander versetzt angeordnet.

Das in den Fig. 17 bis 19 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Trennwand 14, die Innenwand 21, die Außenwand 23 und jeweils dazwischen liegende Stege 6.4 bzw. 7.4 miteinander beispielsweise als Gußformstück einstückig ausgeführt sind. Die Stege dienen dabei wiederum denselben Zwecken wie die Lamellen, Noppen und Späne bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Zusätzlich können (hier nicht dargestellte) Drähte, verwundene Blech- oder Kunststoffstreifen oder dgl. zur Turbulenzerzeugung eingeschoben werden.

Gemäß den Fig. 20 und 21 können Stege 6.5 bzw. 7.5 auch teilweise schräg angestellt ausgeführt sein. Sie werden durch Schneiden und gleichzeitiges Schrägbiegen aus der ihrerseits durch Strangpressen hergestellten Trennwand 14 ausgebildet.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1	Filtereinsatz
2	Gehäuse
3	Kühleinsatz
4	erster Ringraum
5	zweiter Ringraum
6.1	Lamellen
6.2	Noppen
6.3	Späne
6.4	Stege
6.5	Stege
7.1	Lamellen
7.2	Noppen
7.3	Späne
7.4	Stege
7.5	Stege
8	O-Ring
9	O-Ring
10	Öffnung
11	Regelventil
12	Stutzen
13	Öleinlaß
14	Trennwand
15	Dichtungsträgerring
16	Stützring
17	Stift
18	Lasche
19	Steg
20	Abschottmantel
21	Innenwand
22	Öffnung
23	Außenwand
24	Ventilring

Claims (10)

Ansprüche

1. Zylindrisches Ölfilter mit einem Gehäuse (2) und einem in den Ölstrom im Gehäuse eingesetzten Filtereinsatz (1), dadurch gekennzeichnet, daß im Ölfilter-Gehäuse weiter ein Kühleinsatz (3) vorgesehen ist, der konzentrisch zum Filtereinsatz angeordnet ist und von einer das Öl kühlenden Flüssig- IQ keit durchströmt ist·

2. Ölfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühleinsatz ( 3) durch eine wärmeleitende Trennwand ( 14 ) voneinander getrennte, untereinander und zum Filtereinsatz konzentrische Ringräume (4,5) aufweist, von denen der erste Ringraum (4) dem Filtereinsatz radial benachbart und vom zu kühlenden Öl zu durchströmen ist und der zweite Ringraum (5) dem ersten Ringraum auf dessen anderer Seite radial benachbart und von der Kühlflüssigkeit durchströmt ist.

3. Ölfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der Ölstrom im ersten Ringraum (4) und der Kühlflüssigkeitsstrom im zweiten Ringraum (5) im Gegenstrom geführt sind.

4. Ölfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ölzuleitung zum ersten Ringraum (4) ein die Ölzufuhr zum ersten Ringraum bis zum Erreichen einer Schwelltemperatur für die Kühlung bzw. einer Viskositätsunterschwelle des Öls bzw. einen Öleinlaß (13) mit dem Filtereinsatz (1) kurz-

QQ schließendes Regelventil (11) eingesetzt ist.

5. Ölfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen (6) zur Vergrößerung der inneren Oberfläche des ersten Ringraums (4) und/oder zur Erzeugung von g5 Turbulenzen in der Ölströmung.

6. Ölfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch Einrichtungen ( 7) zur Vergrößerung der inneren Oberfläche des zweiten Ringraumes (5) und/oder zur Erzeugung von Turbulenzen in der Kühlflüssigkeitsströmung.

7. Ölfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der wärmeleitenden Trennwand ( 14 ) vergrößert ist.

8. Ölfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des ersten und zweiten Ringraums (4,5) gegeneinander zwischen die wärmeleitende Trennwand (14) und die Innenwand des Gehäuses (2) eine Dichtsperre (8,9) eingesetzt ist.

9. Ölfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsperre zur Verdoppelung zwei mit Abstand voneinander angeordnete O-Ringe (8,9) umfaßt.

10. Ölfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden O-Ringen (8,9) durch eine das Gehäuse (2) durchsetzende Öffnung (10) nach außen verbunden ist.