EP1398495A2 - Ventil in einem Filter - Google Patents

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EP1398495A2
EP1398495A2 EP03103345A EP03103345A EP1398495A2 EP 1398495 A2 EP1398495 A2 EP 1398495A2 EP 03103345 A EP03103345 A EP 03103345A EP 03103345 A EP03103345 A EP 03103345A EP 1398495 A2 EP1398495 A2 EP 1398495A2
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EP
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valve
clamping collar
housing
filter
valve housing
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Herbert Jainek
Willy Holzwarth
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Mann and Hummel GmbH
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Mann and Hummel GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves

Definitions

  • the invention relates to a valve in a filter the preamble of claim 1.
  • Such valves are called safety valves or by-pass valves used in filters for example for internal combustion engines, in particular in liquid filters, in which one in one Filter housing arranged filter element of the to be cleaned Fluid flows through and over the clean side of the filter element is derived again.
  • the filter element and possibly also further Parts of the filter can destroy, have such filters a safety valve, which when exceeding a pressure limit opens and the raw side immediately with the clean side of the filter element connects.
  • Such safety valves are simple for cost reasons and usually exist from a valve body inserted into a valve housing, which on one side of a valve spring in his Sealing position and on the other side from the pressure of the too Cleansing fluid applied to the raw side of the filter element becomes. If the pressure exceeds the closing force of the valve spring, the valve body is adjusted to its open position and the fluid can flow out via the safety valve.
  • the valve housing consists in such known safety valves usually made of aluminum and used as a press fit inserted into a receiving opening in the housing of the filter, which is also usually made of aluminum.
  • the invention is based on the problem with simple means to create a valve in a filter that is easy to set up is firmly anchored in the filter housing with little effort can be.
  • the valve is intended in particular also in plastic filter housing be usable.
  • the valve housing of the valve according to the invention has a radially projecting and elastic with respect to the housing outer wall deformable clamping collar, which in addition to the radial Component also with an axial component over the housing outer wall rises.
  • This obliquely protruding clamping collar is formed in such a way that one in a valve longitudinal plane lying tangent to the outer collar edge with the valve longitudinal axis an angle not greater than 90 ° is. In this way it is ensured that the valve body inserted in the manner in a recess in the filter housing can be that the clamping collar initially during the insertion movement until reaching the end seat of the valve is radially compressed due to its inherent elasticity, in the final position, however, can spread again.
  • the clamping collar is opposite, for example, at a 45 ° angle the lateral surface of the valve housing from.
  • the clamping collar is advantageously conically shaped, but can also be outside towards convex, whereby the insertion into the recess or recording in the filter housing is facilitated.
  • the clamping collar is preferably in the region of an axial Front side of the valve housing and is integral with the Valve housing formed. Parallel to the clamping collar can with small axial distance to this offset a circumferential Shoulder provided on the lateral surface of the housing be, wherein the axial section between clamping collar and Shoulder forms a groove for receiving a sealing ring. To the insertion of the valve, the clamping collar is compressed radially, whereby the inserted into the groove sealing ring for Appendix to the inner wall of the valve receiving housing recess in the filter housing and unfold its sealing function can. This is also supported by the fact that in advantageous Run the shoulder a little lower Diameter than the unloaded clamping collar.
  • the valve body including clamping collar, if necessary also the shoulder, is advantageously made of sheet metal. This inexpensive Execution allows the generation of a sufficiently high, radially outwardly directed clamping force from the clamping collar is produced.
  • At the clamping collar can produce a burr produced during manufacture in the outer collar area in a meaningful way for the Hooking the clamping collar when reaching the seat in the encompassing Wall of the housing recess to be exploited.
  • the valve 1 shown in FIG. 1 is expedient to a safety valve, which in a recess. 3 is inserted in a filter housing 2, wherein the filter housing 2 is part of a filter, in particular a liquid filter for a motor vehicle, for example for cleaning Fuel or of transmission or engine oil. Alternatively to this but also an application in an air filter into consideration.
  • the valve housing 4 of the valve 1 has a smaller diameter as the the valve receiving recess 3 in the filter housing 2, allowing a force-free insertion of the valve in the recess is possible.
  • a valve body 5 of a valve spring 6 in the direction of its closed position applied.
  • the valve body 5 can be axially outside be acted upon by the fluid to be cleaned, wherein the Valve body 5 against the force of the valve spring acting on it 6 axially displaced upwards in its open position if the pressure exerted by the fluid is the valve spring force exceeds.
  • the valve body 5 is adjacent to the open axial end face in valve 1.
  • a radially and axially protruding clamping collar 7 is formed, which part of the Ventilgetudewandung and is opposite to the lateral surface of the Valve housing 4 projects radially and axially.
  • This clamping collar 7 can deform elastically as part of its material elasticity and is the insertion of the valve 1 in the recess 3 radially compressed in the filter housing 2, resulting in a radially outwardly acting clamping force builds up, with the outer clamping collar edge pressed against the inner wall of the recess 3 becomes.
  • the valve 1 Due to the smaller diameter of the valve body 4 with respect to the recess 3, the valve 1 can be easily pushed into the recess until it reaches its final seat become.
  • the required clamping force is provided by the clamping collar 7 applied, which in the unloaded state a larger Diameter than the recess 3, wherein the clamping force extends in a line over the circumference of the clamping collar. If the material of the filter housing 2 is soft enough is due to the linear spreading of the clamping force the outer edge of the clamping collar 7 in the inner wall of the recess einkrallen, so that between clamping collar and filter housing a positive connection can be realized in the manner of a barb can.
  • a circumferential shoulder 8 is formed, which also protrudes radially relative to the lateral surface of the valve housing 4.
  • a circumferential groove formed in the one Sealing ring 9 is inserted, which expediently designed as an O-ring is and tolerances as well as different thermal expansions can bridge from housing and valve.
  • FIG. 2 is the due to its inherent elasticity in the direction of arrow 12 pivotable clamping collar 7 slightly convex, but may also be designed purely conical.
  • Across from a valve longitudinal axis 10 includes a tangent 11, which is applied to the outer clamping collar edge and in one the valve longitudinal axis enclosing valve longitudinal plane lies at an angle which is in an angle range between 0 ° and 90 ° and, for example, when the valve is inserted about 30 °.
  • the angle range is between 10 ° and 45 ° and takes one higher value than in the inserted state.
  • the valve housing 4 is constructed in two parts and has a lower portion on which the clamping collar 7 is formed, and a valve hood 14 placed on the lower portion, which is connected to the lower section via a beaded edge is.
  • the clamping collar 7 is opposite the housing outer wall 15 radially outward.
  • a rib 16 is arranged, a stop for the valve when inserted into the recess forms.
  • a stop for the valve when inserted into the recess forms.
  • the frontal region of the recess 3 is this extended over a chamfer 17, whereby the radially projecting Clamp collar 7 slightly compressed and better inserted can be; Also, the sealing ring 9 can be inserted easily become.

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Abstract

Ein Ventil (1) in einem Filter besitzt einen in ein Ventilgehäuse (4) eingesetzten, zwischen einer Schließposition und einer Offenposition verstellbaren Ventilkörper (5). Das Ventilgehäuse (4) weist einen gegenüber seiner Gehäuseaußenwand radial überstehenden, elastisch verformbaren Klemmkragen (7) auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil in einem Filter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Ventile werden als Sicherheits- bzw. Umgehungsventile in Filtern beispielsweise für Brennkraftmaschinen eingesetzt, insbesondere in Flüssigkeitsfiltern, bei denen ein in einem Filtergehäuse angeordnetes Filterelement von dem zu reinigenden Fluid durchströmt und über die Reinseite des Filterelementes wieder abgeleitet wird. Um zu verhindern, dass insbesondere im Falle des Verschmutzens des Filterelementes der Strömungswiderstand durch das Filterelement unzulässig hoch ansteigt, was auf der Rohseite des Filterelementes zu einem Druckstau führen kann, der das Filterelement und gegebenenfalls auch weitere Bauteile des Filters zerstören kann, besitzen derartige Filter ein Sicherheitsventil, welches bei Überschreiten eines Druckgrenzwertes öffnet und die Rohseite unmittelbar mit der Reinseite des Filterelementes verbindet. Derartige Sicherheitsventile sind aus Kostengründen einfach aufgebaut und bestehen üblicherweise aus einem in ein Ventilgehäuse eingesetzten Ventilkörper, welcher auf einer Seite von einer Ventilfeder in seine Dichtposition und auf seiner anderen Seite von dem Druck des zu reinigenden Fluids auf der Rohseite des Filterelementes beaufschlagt wird. Übersteigt der Druck die Schließkraft der Ventilfeder, wird der Ventilkörper in seine Offenposition verstellt und das Fluid kann über das Sicherheitsventil abströmen.
Das Ventilgehäuse besteht bei derartigen, bekannten Sicherheitsventilen üblicherweise aus Aluminium und wird als Presspassung in eine Aufnahmeöffnung im Gehäuse des Filters eingesetzt, das in der Regel ebenfalls aus Aluminium besteht. Auf Grund der Wahl gleichen Materials für das Gehäuse des Filters und für das Ventilgehäuse besitzen beide Bauteile den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten, wodurch Spannungen als Folge unterschiedlicher Wärmedehnungen ausgeschlossen sind. Andererseits ist man jedoch bestrebt, aus Kostengründen sowie aus Gründen einer vereinfachten Fertigung Filtergehäuse aus Kunststoff herzustellen, die jedoch nicht dafür geeignet sind, die bei einer Presspassung auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Ventil in einem Filter zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und mit geringem Aufwand fest im Filtergehäuse verankert werden kann. Das Ventil soll insbesondere auch in Kunststoff-Filtergehäuse einsetzbar sein.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das Ventilgehäuse des erfindungsgemäßen Ventils besitzt einen gegenüber der Gehäuseaußenwand radial überstehenden und elastisch verformbaren Klemmkragen, welcher zusätzlich zur radialen Komponente auch mit einer axialen Komponente sich über die Gehäuseaußenwand erhebt. Dieser schräg abstehende Klemmkragen ist in der Weise ausgebildet, dass eine in einer Ventillängsebene liegende Tangente an den äußeren Kragenrand mit der Ventillängsachse einen Winkel einschließt, der nicht größer als 90° ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Ventilgehäuse in der Weise in eine Ausnehmung im Filtergehäuse eingeschoben werden kann, dass der Klemmkragen zunächst während der Einschiebebewegung bis zum Erreichen des Endsitzes des Ventiles auf Grund seiner Eigenelastizität radial zusammengedrückt wird, in der Endposition jedoch wieder aufspreizen kann. Beim Aufspreizen wird das Ventil festgeklemmt, wobei sich auf Grund der die Spreizung bewirkenden elastischen Kräfte der Klemmkragen in die umgebende Wandung einkrallen kann. Das Ventil sitzt fest in seinem Sitz, ein unbeabsichtigtes Lösen ist auf Grund der Widerhakenstellung des Klemmkragens praktisch ausgeschlossen. Da es sich jedoch im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik nicht um eine Presspassung handelt, die durch Einpressen eines Aluminiumventils in ein Aluminiumgehäuse erreicht wird, sondern nunmehr als Folge der Aufspreizung des Klemmkragens bei Erreichen des Endsitzes ein Festkrallen bzw. Eingraben im Bereich einer umlaufenden Linie des Klemmkragens erfolgt, eignet sich dieses zweckmäßig aus Blech gefertigte Ventil in besonderer Weise für den Einsatz in Kunststoff-Filtergehäusen, wobei der gegenüber Metall weichere Kunststoff das Einkrallen des Klemmrandes erleichtert. Auch bei einer wärmebedingten Ausdehnung des das Ventil aufnehmenden Gehäuses bzw. des Ventils gewährleistet die Klemmwirkung einen sicheren Sitz.
Bei einer Anordnung des Klemmkragens im Bereich der axialen Stirnseite und einer gegenüber der Stirnseite axial zurückversetzten Schulter kann das Ventilgehäuse mit seiner dem Kragen gegenüberliegenden axialen Stirnseite voran in die Gehäuseausnehmung im Filter eingeschoben werden, wobei eine vom Klemmkragen ausgeübte Klemmkraft erst kurz vor Erreichen des endgültigen Sitzes des Ventiles in der Gehäuseausnehmung ausgeübt wird.
Der Klemmkragen steht beispielsweise in einem 45°-Winkel gegenüber der Mantelfläche des Ventilgehäuses ab. Der Klemmkragen ist vorteilhaft konisch geformt, kann jedoch auch nach außen hin konvex geformt sein, wodurch das Einschieben in die Ausnehmung bzw. Aufnahme im Filtergehäuse erleichtert wird.
Der Klemmkragen befindet sich bevorzugt im Bereich einer axialen Stirnseite des Ventilgehäuses und ist einteilig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet. Parallel zum Klemmkragen kann mit geringem axialen Abstand zu diesem versetzt eine umlaufende Schulter an der Mantelfläche der Gehäusewandung vorgesehen sein, wobei der axiale Abschnitt zwischen Klemmkragen und Schulter eine Nut zur Aufnahme eines Dichtringes bildet. Nach dem Einsetzen des Ventiles wird der Klemmkragen radial zusammengepresst, wodurch der in die Nut eingesetzte Dichtring zur Anlage an die Innenwand der das Ventil aufnehmenden Gehäuseausnehmung im Filtergehäuse gelangt und seine Dichtfunktion entfalten kann. Dies wird auch dadurch unterstützt, dass in vorteilhafter Ausführung die Schulter einen etwas geringeren Durchmesser als der unbelastete Klemmkragen aufweist.
Das Ventilgehäuse einschließlich Klemmkragen, gegebenenfalls auch die Schulter, besteht vorteilhaft aus Blech. Diese kostengünstige Ausführung erlaubt das Erzeugen einer ausreichend hohen, radial nach außen gerichteten Klemmkraft, die vom Klemmkragen erzeugt wird. Bei einem Einsetzen des Ventiles in ein Kunststoff-Filtergehäuse spielen Wärmedehnungen in der Gehäusewandung eine geringere Rolle als bei Ausführungen aus dem Stand der Technik mit Aluminiumgehäusen, so dass bei der Materialwahl für das Ventilgehäuse Kostengesichtspunkte stärker berücksichtigt werden können.
Am Klemmkragen kann ein bei der Herstellung erzeugter Stanzgrat im außen liegenden Kragenbereich in sinnvoller Weise für das Verhaken des Klemmkragens bei Erreichen des Sitzes in die umgreifende Wandung der Gehäuseausnehmung ausgenutzt werden.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch ein Ventil, welches in eine Ausnehmung in einem Filtergehäuse eingesetzt ist,
Fig. 2
eine vergrößerte Darstellung aus dem Bereich der an der Wandung der Filterausnehmung anliegenden Ventilgehäusewandung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ventil 1 handelt es sich zweckmäßig um ein Sicherheitsventil, welches in einer Ausnehmung 3 in einem Filtergehäuse 2 eingesetzt ist, wobei das Filtergehäuse 2 Teil eines Filters ist, insbesondere eines Flüssigkeitsfilters für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Reinigung von Kraftstoff oder von Getriebe- oder Motoröl. Alternativ hierzu kommt aber auch eine Anwendung in einem Luftfilter in Betracht.
Das Ventilgehäuse 4 des Ventils 1 weist einen geringeren Durchmesser auf als die das Ventil aufnehmende Ausnehmung 3 im Filtergehäuse 2, so dass ein kraftfreies Einschieben des Ventiles in die Ausnehmung möglich ist. Im Ventilgehäuse 4 wird ein Ventilkörper 5 von einer Ventilfeder 6 in Richtung seiner Schließposition beaufschlagt. Der Ventilkörper 5 kann axial von außen von dem zu reinigenden Fluid beaufschlagt werden, wobei der Ventilkörper 5 entgegen der Kraft der auf ihn wirkenden Ventilfeder 6 axial nach oben in seine Öffnungsposition versetzt wird, falls der von dem Fluid ausgeübte Druck die Ventilfederkraft übersteigt.
Der Ventilkörper 5 liegt benachbart zur offenen axialen Stirnseite im Ventil 1. Im Bereich dieser Stirnseite ist einteilig mit der Gehäusewandung des Ventilgehäuses 4 ein radial und axial überstehender Klemmkragen 7 ausgebildet, welcher Teil der Ventilgehäusewandung ist und gegenüber der Mantelfläche des Ventilgehäuses 4 radial und axial übersteht. Dieser Klemmkragen 7 kann sich im Rahmen seiner Materialelastizität elastisch verformen und wird beim Einschieben des Ventils 1 in die Ausnehmung 3 im Filtergehäuse 2 radial zusammengedrückt, wodurch sich eine radial nach außen wirkende Klemmkraft aufbaut, mit der der äußere Klemmkragenrand gegen die Innenwand der Ausnehmung 3 gedrückt wird. Auf Grund des kleineren Durchmesser des Ventilgehäuses 4 gegenüber der Ausnehmung 3 kann das Ventil 1 problemlos bis zum Erreichen seines Endsitzes in die Ausnehmung eingeschoben werden. Die erforderliche Klemmkraft wird vom Klemmkragen 7 aufgebracht, der in unbelastetem Zustand einen größeren Durchmesser aufweist als die Ausnehmung 3, wobei die Klemmkraft sich linienförmig über den Umfang des Klemmkragens erstreckt. Sofern das Material des Filtergehäuses 2 weich genug ist, wird sich auf Grund der linienförmigen Ausbreitung der Klemmkraft der äußere Rand des Klemmkragens 7 in die Innenwand der Ausnehmung einkrallen, so dass zwischen Klemmkragen und Filtergehäuse ein Formschluss nach Art eines Widerhakens realisiert werden kann.
Parallel und mit axialem Abstand zum Klemmkragen 7 ist am Ventilgehäuse 4 eine umlaufende Schulter 8 ausgebildet, die ebenfalls gegenüber der Mantelfläche des Ventilgehäuses 4 radial übersteht. In dem axialen Abschnitt zwischen Klemmkragen 7 und der Schulter 8 ist eine umlaufende Nut gebildet, in die ein Dichtring 9 eingesetzt ist, welcher zweckmäßig als O-Ring ausgeführt ist und Toleranzen sowie unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Gehäuse und Ventil überbrücken kann.
Wie der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen, ist der auf Grund seiner Eigenelastizität in Pfeilrichtung 12 verschwenkbare Klemmkragen 7 geringfügig konvex ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch rein konisch ausgeführt sein. Gegenüber einer Ventillängsachse 10 schließt eine Tangente 11, die an den äußeren Klemmkragenrand angelegt wird und die in einer die Ventillängsachse einschließenden Ventillängsebene liegt, einen Winkel ein, der in einem Winkelbereich zwischen 0° und 90° liegt und insbesondere bei eingesetztem Ventil beispielsweise etwa 30° beträgt. Bei unbelastetem Klemmkragen 7 liegt der Winkelbereich zwischen 10° und 45° und nimmt einen höheren Wert ein als im eingesetzten Zustand.
Das Ventilgehäuse 4 ist zweiteilig aufgebaut und besitzt einen unteren Abschnitt, an dem der Klemmkragen 7 ausgebildet ist, und eine auf den unteren Abschnitt aufgesetzte Ventilhaube 14, die über einen gebördelten Rand mit dem unteren Abschnitt verbunden ist. Der Klemmkragen 7 steht gegenüber der Gehäuseaußenwand 15 radial nach außen ab.
Am äußeren Klemmkragenrand befindet sich ein radial überstehender Stanzgrat 13, welcher produktionsbedingt entsteht und vorteilhaft zum Einkrallen in die Wandung im Filtergehäuse 2 benutzt werden kann. Hierdurch wird die Klemmkraft gesteigert.
An der Innenwand der Ausnehmung 3 ist eine Rippe 16 angeordnet, die einen Anschlag für das Ventil beim Einschieben in die Ausnehmung bildet. Im stirnseitigen Bereich der Ausnehmung 3 ist diese über eine Fase 17 erweitert, wodurch der radial überstehende Klemmkragen 7 leichter zusammengedrückt und besser eingeschoben werden kann; auch der Dichtring 9 kann leichter eingeschoben werden.

Claims (9)

  1. Ventil in einem Filter, insbesondere in einem Flüssigkeitsfilter, mit einem in ein Ventilgehäuse (4) eingesetzten, zwischen einer Schließposition und einer Offenposition verstellbaren Ventilkörper (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (4) einen gegenüber seiner Gehäuseaußenwand radial überstehenden, elastisch verformbaren Klemmkragen (7) aufweist, der in der Weise ausgebildet ist, dass eine in einer Ventillängsebene liegende Tangente (11) an den äußeren Klemmkragenrand mit der Ventillängsachse (10) eine Winkel kleiner als 90° einschließt.
  2. Ventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkragen (7) konvex geformt ist.
  3. Ventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkragen (7) konusförmig ausgebildet ist.
  4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkragen (7) im Bereich einer axialen Stirnseite des Ventilgehäuses (4) angeordnet ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Klemmkragen (7) eine umlaufende, radial überstehende Schulter (8) an der Außenwand des Ventilgehäuses (4) angeordnet ist.
  6. Ventil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in eine axial zwischen Klemmkragen (7) und Schulter (8) gebildete, umlaufende Nut ein Dichtring (9) eingesetzt ist.
  7. Ventil nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkragen (7) einen größeren Durchmesser aufweist als die Schulter (8) .
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (4) einschließlich Klemmkragen (7) aus Blech besteht.
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Rand des Klemmkragens (7) ein radial überstehender Stanzgrat (13) gebildet ist.
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