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Schmierölfilter für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen
Bei Schasierölfiltern
von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen ist es vielfach üblich, den Filtereinsatz nach
Gutdünken zu wechseln. Dieses Vorgehen ist jedoch nicht fachgerecht, da der richtige
Zeitpunkt des Filterwechsels nicht ohne weiteres abgepaßt werden kann. Bei einem
zu oft erfolgenden Wechsel wird die tatsächlich mögliche Lebensdaner des Filtereinsatzes
nicht ausgenutzt, während bei einem zu sps erfolgenden Filterwechsel das Umgehungsventil
bereits gearbeitet hat, so daß der Filtereinsatz längere Zeit nicht mehr in Betrieb
ist. Es sind schon verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die bei verstopftem
Filtereinsatz am Armaturenbrett ein Zeichen geben. Der Hauptnachteil dieser Vorrichtungen
besteht jedoch darin, daß sie eine falsche Z eichengebung insofern verursachen,
als sie nicht zwischen einem tatsächlich verstopften Filter und einem überhöhten
Öldruck infolge kalten Fahrzeugmotors unterscheiden.
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Nun ist zwar ein Schmierölfilter für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen
bekannt, bei dem ebenfalls ein Warnzeichen nur bei Erreichen eines bestimmten Verschmutzungsgrades,
nicht aber bei überhöhtem OIdruck gegeben wird. Bei dieser bekannten Einrichtung
ist das Filter in seinem Gehäuse nach Art einer Fedlerwaage aufgehängt. Mit zunehmender
Ansammlung von Schmutz erhöht sich das Gewicht des Filters, das immer tiefer herab-
sinkt,
bis ein dem Filter zugeordneter Kontakt bei Erreichen eines bestimmten Verschmutzungsgrades
den Stromkreis der elektrischen Warnaniage schließt.
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Abgesehen von der Störungsanfälligteit, die sich naturgemäß bei den
an Fahrzeug-Brennkraftmaschinen vorkommenden Lageänderungen und Erschütterungen
ergibt, hat die Einrichtung den Mangel, daß das Gewicht des angesammelten Schmutzes
kein verläßliches Maß für den Grad der Verstopfung bzw. Erschöpfung des. Filtermaterials
ist, zumal auch der im Schmutzfangraum unterhalb des eigentlichen Filters enthaltene
Schlamm mit in das Gewicht eingeht.
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Die erwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen werden durch
die Erfindung vermieden.
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Erfindungsgemäß wird ein für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen bestimmtes
Schmierölfilter mit auswechselbarem Filtereinsatz und einer Anzeigevorrichtung zur
Anzeige eines erhöhten Öldruckes im Filter, welche auf den Ablauf der Lebensdauer
(Verstopfung) des Filtereinsatzes hinweist, dahingehend verbessert, daß die genannte
Anzeigevorrichtung mit einer Einrichtung ausgestattet ist, die die Anzeige eines
erhöhten Öldruckes bei kaltem Schmieröl (Anlaufzeit ,der kalten Maschine) unwirksam
macht. VV:esentlich bei der Erfindung ist (und in diesem Sinne ist der Schutz des
Patentes beschränkt), daß die genannte Einrichtung auf unterschiedliche Wärmezustände
ansprechende Mittel besitzt (das ist z. B. ein vom zunächst kalten und später erwärmten
Schmieröl umspülterThermor stat) und daß eben diese Mittel das. Unwirksamwerden
der Anzeige eines erhöhten öldruckes auslösen.
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Weitere Merkmale des neuen Filters ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung an Hand der Zeichnungen, in welchen ein Aus-führungsbeispiel der Erfindung
dargestellt ist.
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Fig. I zeigt den Schnitt eines mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
ausgerüsteten Filters, wobei die Arbeitsstellung der Vorrichtung dargestellt ist,
bei der der kalte Motor soeben angelassen worden ist; Fig. 2 zeigt einen der Fig.
I ähnlichen. Teilschnitt, der die Arbeitsstellung der Anzeigevorrichtung während
der normalen Arbeitsverhältnisse zeigt, also wenn der Motor warm ist und wenn das
Filter einwandfrei arbeitet; Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, die die
Arbeitsstellung der Anzeigevorrichtung zeigt, wenn das Filter tatsächlich verstopft
ist und der Motor warm ist und arbeitet; Fig. 4 ist ein in Richtung der Pfeile gesehener
Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. I; Fig. 5 ist ein in Richtung der Pfeile gesehener
Querschnitt nach Linie 5-5 der Fig. I; Fig. 6 ist ein in Richtung der Pfeile gesehener
Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. I; und Fig. 7 ist ein in Richtung der Pfeile
gesehener Längsschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6.
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Das in Fig. I dargestellte Filter 10 üblicher Ausführung enthält
ein zweiteiliges Filtergehäuse ii, das aus dem unteren Abschnitt 12 und dem oberen
Abschnitt I3 besteht, die mittels eines Klemmringes 14 miteinander verbunden sind.
In dem Gehäuse ist ein auswechselbarer Filtereinsatz 15 üblicher Ausführung enthalten.
Der Gehäuse abschnitt I2 hat einen Einlaßkanal I6, der zu der Bohrung eines Mittelrohres
I7 führt. Dem Einlaßkanal I6 wird das von dem MotorE gepumpte ungereinigte Öl zugeführt.
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Das im Gehäuseteil I2 in Längsrichtung nach oben ragende Mittelrohr
I7 paßt mit seinem unteren Ende in eine in dem Gehäuseabschnitt I2 befindliche Bohrung
I8, die mit dem EinlaßkanaL I6 in Verbindung steht und einen im Durchmesser vergrößerten
Abschnitt 19 hat. Letzterer durchsetzt einen mit dem Gehäuseabschnitt 12 aus einem
Stück bestehenden rohrförmigen Teil 21. Dieser Rohrteil 21 liegt konzentrisch und
im Abstand zu dem Mittelrohr I7. Von den Wänden der Bohrung 19 und der Außenfläche
des Mittelrohres I7 wird eine Ringkammer 20 gebildet, mit der ein im Gehäuse abschnitt
12- befindlicher Auslaßkanal 22 in Verbindung steht, der das gefilterte Öl aus dem
Filter 10 zum Motor zurückleitet.
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Von dem Rohrteil 21 wird ein Rohr 23 getragen, das konzentrisch zum
Mittelrohr I7 liegt und von letzterem einen Abstand hat, so daß ein Ringraum 24
geschaffen wird, der unmittelbar mit der Ringkammer 20 und infolgedessen mit dem
Auslaßkanal 22 in Verbindung steht. Mehrere seitliche Öffnungen 25 sind in der Wand
des Rohres 2-3 vorgesehen. Der Zweck dieser Öffnungen wird später beschrieben.
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Der Filtereinsatz 15 üblicher Bauart, der beispielsweise aus gefälteltem,
mit Phenolformaldehydharz getränktem Papier 26 besteht, hat die Form eines rohrförmigen
Ringkörpers, wobei die inneren Faltkanten 27 der Fältelungen die Innenbohrung des
Ringes begrenzen. Die außenliegenden Faltkanten 28 der Fältelungen sind von einer
gelochten Hülle 29 abgedeckt, während die gegenüberliegenden Stirnenden des gefältelten
Körpers durch Endkappen30 und 31 abgeschlossen sind. Dieser Filtereinsatz 15 ist
konzentrisch auf das Rohr 213 aufgesetzt, wobei die inneren Faltkanten' 27 etwas
im Abstand von der Außenfläche des Rohres stehen und die Endkappe 30 auf dem rohrförmigen
Teil 21 aufruht. Der Filtereinsatz 15 wird von einer Feder 32 in seine Arbeitsstellung
gedrückt. Die Feder ist zwischen der oberen Endkappe 3I und einer Gewindekappe 33
eingeschaltet, die in die Gewindeöffnung 34 des oberen Gehäuseteiles 13 eingeschraubt
ist. An Stelle des beschriebenen Filtereinsatzes 15 kann auch ein anderer üblicher
Einsatz verwendet werden.
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Dem Mittelrohr I7 und dem umgebenden Rohr 23 ist ein Umgehungsventil
zugeordnet. Dieses arbeitet mit einem rohrförmigen Einsatzstück 35 zusammen, das
mit dem Absatz 36 in das obere Ende des Mittelrohres 7 eingesetzt ist. Das Einsatzstück
35 (Fig. 5 und 6) hat einen rechteckigen Querschnitt und hat solche Außenabmessungen,
daß seine Ecken dicht in dem Rohr 23 liegen. Seine Außenflächen
und
die Innenflächen des Rohres 23 begrenzen daher getrennte, in Längsrichtung verlaufende
Kanäle 37, 38, 39 und 40. Eine Qu,erwand4I teilt die Längsbohrung des rohrförmigen
Einsatzstückes 35 in zwei übereinanderliegende Kammern 42 und 43.
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Die untere Kammer42 steht unmittelbar mit der Bohrung des Mittelrohres
17 in Verbindung. Die Seitenöffnungen 44 und 45 in den Wänden der Kammer 42 (Fig.
I und 6) stellen eine unmittelbare Verbindung zwischen der Kammer und den zugehörenden
Längskanälen 38 und 40 her und haben den später beschriebenen Zweck. Die Seitenöffnungen
46 und 47 (Fig. I und 5) in den Wänden der oberen Kammer 43 des rohrförmigen Einsatzstückes
35 bilden eine direkte Verbindung zwischen dieser Kammer 43 und den zugehörenden
Längskanälen 37 und 39. Die unteren Enden dieser beiden Längskanäle 37 und 39 stehen
unmittelbar mit dem Ringraum 24 in Verbindung. Die oberen Enden der Längskanäle
37 und 39 sind dagegen von den Abdichtungslippen 49 (Fig. I) geschlossen, die sich
am oberen Ende des Einsatzstückes 35 befinden.
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Die Längskanäle 38 und 40 haben keine Verbindung mit dem Ringraum
24, da an den Wänden des Einsatzstückes 35 Abdichtungslippen 50 (Fig. 7) vorgesehen
sind. Die oberen Enden der Kanäle 38 und 40 sind dagegen an dem oberen Ende des
Rohres 23 (Fig. 4) offen.
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Eine Scheibe 5I, mit Ventilsitz 52 und Öffnung 53, überbrückt das
obere Ende der Kammer 43.
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Diese Scheibe 5I wird von den Lippen 49 getragen und wird von dem
umgebogenen Flansch 23a des Rohres 23 festgehalten. Das innerhalb der Kammer 43
liegende Umgehungsventil 54 wird an den Ventilsitz 52 mittels einer Feder 55 angedrückt,
die innerhalb der Kammer 43 untergebracht ist und die Offnung 53 schließt. Die Breite
der Scheibe 51 genügt nicht, um die oberen Enden der Längskanäle 38 und 40 (Fig.
4) abzuschließen, so daß die zu filternde verunreinigte Flüssigkeit, die die Längskanäle
38 und 40 auf dem Wege über I6, I7, 42, 44 bzw. 45 erreicht, aus den oberen Enden
der Längskanäle 38 und 40 frei ausfließen und das Gehäuse II außerhalb des Filtereinsatzes
15 füllen kann. Die das Gehäuse II füllende, verunreinigte Flüssigkeit kann das
Gehäuse für gewöhnlich nur dadurch verlassen, daß die Flüssigkeit durch den Filtereinsatz
I5 strömt. Nach Verlassen des Filters 15 strömt die gereinigte Flüssigkeit in den
zwischen den inneren Faltkanten 27 des gefältelten Filters 26 und der Außenfläche
des Rohres 23 befindlichen Raum 56 und fließt von dort durch die Öffnung 25 des
Rohres 23 in den zwischen Rohr 23 und Mittelrohr I7 befindfiichen Ringraum 24. Aus
dem Ringraum 24 strömt die gefilterte Flüssigkeit in die Ringkammer 20 und von dort
nach außen durch den Auslaßkanal 22 zum Motor E.
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Bei kaltem Motor oder bei Verstopfung des Filterelements 15 kann
die verunreinigte Flüssigkeit in der soeben beschriebenen Weise durch das Filterelement
I5 nicht hindurchfließen, so daß sich infolgedessen in dem Gehäuse II ein Flüssigkeitsdruck
bildet, der so groß ist, daß die Wirkung der Feder 55 auf das Umgehung;sventil 54
überwunden und das Ventil von seinem Ventilsitz in der in den Fig. I und 3 dargestellten
Weise nach unten bewegt wird. Hierdurch wird die Öffnung 53 freigegeben, und ein
Entlastungsstrom aus verunreinigter Flüssigkeit strömt aus dem Gehäuse durch die,
Öffnung 53 in die obere Kammer 43. Aus der Kammer 43 strömt die Flüssigkeit über
die seitlichen Öffnungen 46 und 47 in die zngehörenden Längskanäle 37 und 39 und
fließt aus den unteren Enden dieser Kanäle in die Ringkammer 24. Die Flüssigkeit
fließt dann in den Ringraum 20 und durch die Auslaßöffnung 22 nach außen. Dieser
Entlastungsstrom fließt so lange, wie das Filter verstopft ist oder wie der Motor
mit kaltem Schmieröl arbeitet, solange also ein erhöhter Flüssigkeitsdruck in dem
Gehäuse vorhanden, ist, der das Ventil 54 abhebt.
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Dem Umgehungsventil ist eine Anzeigevorrichtung zugeordnet, die zwischen
Betriebsverhältnissen bei verstopftem Filter und Betriebsverhältnissen beim Anlassen
des kalten Motors unterscheidet, und einen erhöhten Öldruck nur dann anzeigt, wenn
das Filter tats,ächlich verstopft ist.
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In der dargestellten Ausführung weist die Anzeigevorrichtung eine
aus Isofiermaterial bestehende Stange 58 auf, die mit ihrem einen Ende an dem Umgehungsventìl
54 befestigt ist. Diese Stange erstreckt sich von dem Ventil 54 nach oben durch
eine in der Wand 60 der Schraubkappe 33 befindliche Führungsöffnung 59 hindurch
und endet oberhalb der oberen Fläche der Wand 60 in dem Raum 61 dieser Schraubkappe.
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Ein Thermostat 62 ist an der Stange 58 in der Kammer 6 befestigt.
Dieser Thermostat 62 weist eine obere Platte 63 und eine untere Platte 64 auf, die
beide aus verschiedenen Metallen bestehen und miteinander verlötet oder anderweitig
f ir dauernd verbunden sind, so daß ein auf Wärme ansprechendes Bimetallelement
gebildet wird. Im kalten Zustand hat der Thermostat 62 eine gekrümmte Gestalt, wie
in Fig. I dargestellt. Nach genügender Erwärmung nimmt der Thermostat 62 entsprechend
der unterschiedlichen Wärmedehnung der Platten 63 und 64 eine flache Form an. Die
Temperatur, bei der die Abflachung auftritt, kann durch die Wahl der Metalle und
durch die Abmessungen der Platten geregelt werden. Bei der dargestellten Ausführung
hat der Thermostat die gebogene Form, wenn der Motor kalt ist.
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Auf der Wand 60 der Gewindekappe 33 ist eine Erhebung (Kontakt) 65
vorgesehen, sie liegt im Raum 6I unterhalb des Thermostaten 62. In der oberen Fläche
der Wand 6o ist eine Isolierscheibe 65a eingelassen, die konzentrisch zu der die
Scheibe 65a durchsetzenden Stange 58 liegt. Die Scheibe Q, verhütet eine elektrische
Berührung zwischen 62 und 60. Mehrere in der Wand60 der Kappe 33 vorgesehene Bohrungen
66 ermöglichen den Eintritt des Schmieröles aus dem Gehäuse II in den Raum 6I zu
dem später beschriebenen Zweck.
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Oberhalb des Raumes 6I ist in die Kappe 33 ein Verschlußstopfen 67
eingeschraubt. In einer O
nung 69 des Verschlußstopfens 67 ist eine
Ilsolierbüchse 68 eingeschraubt, in welche ihrerseits eine Schraube 70 aus elektrisch
leitfähigem Material einschraubbar ist. Ein Abschnitt 71 der Schraube 70 ragt durch
die Öffnung 69 in den Raum 6r. Auf dem vorstehenden Abschnitt 7I des Raumes 70 stützt
sich das obere Ende einer elektrisch leitfähigen Kontaktfeder 72 ab, deren unteres
Ende in elektrischer Berührung mit der oberen Fläche der oberen Platte 63 des Bimetallthermostaten
62 liegt.
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Die auf der Schraube 70 aufgeschraubten Muttern 73 und 74 halten die
Schraube in ihrer eingestellten Lage und dienen als elektrische Klemmen.
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Eine Leitung 75 verbindet die Schraube 70 mit einer Anzeigevorrichtung,
im vorliegenden Falte mit einer elektrischen Lampe 76. Die Lampe 76 ist über die
Leitung 77 an die eine Klemme einer Batterie 78 oder einer anderen Stromquelle angeschlossen,
dereri andere Klemme über die Leitung 79 mit der Masse G verbunden ist. Eine zweite
Leitung80 verbindet die elektrfsch leirfähige Kappe 33 mit der Masse G. Die Batterie
78 ist beispielsweise die Batterie des Kraftfahrzeuges. Die Lampe 76 ist dabei an
dem Armaturenbrett des Fahrzeuges bequem sichtbar angeordnet.
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Die soeben beschriebene Anzeigevorrichtung arbeitet in Verbindung
mit dem Filter in folgender Weise: Wenn der Motor kalt ist und sti,llsteht, liegt
das Umgehungsventil 54 auf seinem Sitz 52, und der Bimetallthermostat 62 nimmt eine
gekrümmte Stellung ein, wobei er außer Berührung mit detn Kontakt 65 ist. Der Thermostat
62 hat zu dieser Zeit die in Fig. I dargestellte gekrümmte Gestalt. Wenn in diesem
Zustand das Ventil 54 von seinem Sitz angehoben und nach unten bewegt wird, was
beispielsweise dann der Fall ist, wenn der kalte Motor anläuft, kann der Thermostat
62 keinen Stromkreis schließen. Es kann daher kein Strom von der Batterie 78 zur
Anzeigelampe 76 fließen, da der Strom kreis zwischen dem Kontakt 65 und den auf
gebogenen Enden des Thermostaten 62 unterbrocken ist.
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Läuft der kalte Motor nun an, so ist das verunreinigte Öl, das dem
Filter zugeführt wird, ebenfalls kalt und langsamfließend. Dieser zähe Zustand des
Öles verzögert den Durchfluß durch den Filtereinsatz 15 und läßt einen starken Überdruck
im Gehäuse 1I entstehen, dier das Ventil 54 gegen die Wirkung der Feder 55 von seinem
Sitz abhebt, so daß das Öl unter Umgehung des Filtereinsatzes 15 dem Auslaß 22 in
der beschriebenen Weise zufließen kann. Diese Bewegung des Ventils 54 verschiebt
auch die Stange 58. Hierdurch wird der Bimetallthermostat 62 in Richtung des Kontaktes
65 verschoben. Ein Teil des in der Kammer 6I um den Thermostat 62 spülenden kalten
Öles hält den Thermostat in seiner gelcrimmten Stellung.
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Da der Thermostat kalt und infolgedessen nach oben gebogen ist (Fig.
I), berührt er den Kontakt 65 nicht. Der Isolierring 65a verhütet - jede Berührung
zwischen dem gebogenen Thermostat 62 und den elektrisch leitfähigen Flächen der
Wand 60. Solange aber keine Berührung zwischen dem gebogenen Thermostat 62 und dem
Kontakt 65 besteht, bleibt der elektrische Stromkreis zur Lampe 76 unterbrochen,
und es kann kein Strom aus der- Batterie zur Lampe 76 fließen.
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Beim Wärmerwerden des Motors wird auch das von dem Motor zum Filtergehäuse
11 gepumpte Öl erwärmt. Wenn der Filtereinsatz I5 nicht verstopft ist, wird ein
normaler Strom warmen Öles durch den Einsatz 15 in der beschriebenen Weise geleitet,
und das Ventil 54 schließt sich unter Wirkung seiner Druckfeder 55, da der Flüssigkeitsdruck
in dem Gehäuse abnimmt. Die Schließbewegung des Ventils 54 verschiebt die Stange
58 nach oben und bewegt den Bimetallthermostaten 62 von dem Kontakt 65 weg. Ein
Teil des in dem Gehäuse II befindlichen warmen Öles strömt durch die Offnungen 66
in die Kammer 61 ein und -umspült den Bimetallthermostat 62, so daß sich der Thermostat
erwärmt. Die beiden Platten des Bimetallthermostaten 62 arbeiten dann und flachen
sich in der aus Fig. 2 ersichlichen Weise ab. Der abgeflachte Bimetalithermostat
62 befindet sich jedoch in der Kammer 61 in einer angehobenen Stellung, weil das
Ventil 54 geschlossen ist. Es kann also kein Schließen des Stromkreises erfolgen.
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Wenn nun aus irgendeinem Grunde der Filtereinsatz 15 verstopft wird,
bildet sich ein hoher Flüssigkeitsdruck in dem Gehäuse 11. Dieser hebt das Ventil
54 von seinem Sitz ab. Durch dieses Abheben des Ventils 54 wird die Stange 58 verschoben,
deren jetzt abgeflachter Bimetallkontakt 62 sich nach unten an den Kontakt 65 anlegt.
Sobald der bewegliche Bimetallkontakt den Kontakt 65 in der in Fig. 3 dargestellten
Weise berührt, wird der die Lampe 76 einschaltende Stromkreis geschlossen.
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Das Aufleuchten der Lampe 76 gibt damit einen sichtbaren Hinweis,
daß der Filtereinsatz 15 tatsächlich verstopft ist und einer Auswechslung bedarf.
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An Stelle der Lampe 76 können verschiedene Arten von elektrisch betätigten
Anzeigevorrichtungen verwendet werden, deren Arbeiten von dem Schließen des elektrischen
Stromkreises abhängt.
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Eine solche abweichende Anzeigevorrichtung kann beispielsweise aus
einem Relais bestehen, das z. B. den Motor stillsetzen kann, wenn tatsächlich ein
Verstopfen des Filters auftritt.