WO2020104260A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

Filtervorrichtung

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WO2020104260A1
WO2020104260A1 PCT/EP2019/081063 EP2019081063W WO2020104260A1 WO 2020104260 A1 WO2020104260 A1 WO 2020104260A1 EP 2019081063 W EP2019081063 W EP 2019081063W WO 2020104260 A1 WO2020104260 A1 WO 2020104260A1
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filter
housing
receptacle
end cap
bearing surface
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PCT/EP2019/081063
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French (fr)
Inventor
Volkmar Klein
Stefan Hennes
Original Assignee
Hydac Filtertechnik Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a filter device with a filter housing and a filter element accommodated therein, the element material of which extends for filtering a liquid between two end caps, of which at least one end cap is mounted on an element receptacle, the filter element being provided by means of a bearing which provides more than one degree of freedom over its one end cap is articulated on the element receptacle.
  • Filter devices are known in the prior art, cf. for example DE 101 42 774 A1.
  • element receptacles in positive connection with housing parts, such as housing connecting piece and / or connecting piece on the housing are extremely tight tolerances must be observed in the manufacture of filter housing and filter housing to ensure that the axes of the respective element receptacles of the end caps are exactly aligned with the axes of the housing-side and / or cover-side holding elements, such as connecting pieces.
  • the invention has for its object to provide a filter device of the type mentioned, which is efficient and inexpensive to manufacture and at the same time is characterized by a safe operating behavior.
  • this object is achieved by a filter device which has the features of claim 1 in its entirety.
  • the bearing has a convex bearing surface that is guided in a concave bearing surface, and that the respective bearing surface is part of a shell, at least one of which has a passage for liquid.
  • a shell in the sense of the invention and in the sense of the definition in technical mechanics is understood to mean a two-dimensional structure that is curved twice in space, and that in particular can absorb loads both vertically and in its plane. Shells make optimum use of their load-bearing capacity by distributing loads over membrane forces that are constant over the thickness of the shell, so that the shells are extremely rigid with little weight.
  • a particular advantage of this embodiment of the storage via shells is that the passage is sealed off from the raw side of the filter device on the outside of the filter element. It is further provided that the filter element is articulated on the element receptacle via its one end cap by means of a storage which provides more than one degree of freedom. As a result, there is a possibility of compensation for possible misalignments, so that a reduction of the tight tolerance limits for the production is made possible, and thus filter devices with long filter elements or with assembled filter housings can be manufactured reliably and at low manufacturing costs.
  • the arrangement can advantageously be such that the bearing has at least one convex bearing surface which is guided in at least one concave bearing surface.
  • a spherical bearing is formed, which forms a type of ball joint between the respective end cap and the element holder, so that alignment errors can be compensated for without tension.
  • the respective convex bearing surface can be part of the element holder, the concave bearing surface being part of the one end cap.
  • the filter element with its bearing surface can simply be pushed onto the bearing surface of the element holder.
  • the two bearing surfaces in contact with one another in the manner of a plug-in or clip connection are formed spherically.
  • the corrugations corresponding to one another thereby form an axial securing of the filter element plugged onto the element receptacle with its end cap.
  • the element receptacle in the filter housing is preferably fixed by means of a screw connection, the filter element in sections with its longitudinal axis from the longitudinal axis the element holder can be swiveled out in all directions by a predeterminable swivel angle by means of the spherical bearing.
  • a Blockiereinrich device which limits the maximum possible pivoting angle of the Fil terelements, which acts between the end cap of the filter element and the element holder and is formed by these two.
  • the limitation of the maximum inclination of the unit consisting of the filter element and element holder makes handling easier when inserting the filter element into the filter housing.
  • the arrangement can be made so that a further blocking device is present which, when the fil terelements with its element holder is screwed onto a housing holder arranged inside the filter housing, prevents the pivoting movement from the basic position, in which the longitudinal axes of one End cap and the associated element receptacle are congruent with each other, and that with a fixed element receptacle on the housing receptacle and with further rotational rotary movement of the one end cap relative to the element receptacle, preferably in the screw-on direction, the further blocking device releases the pivoting movement from the basic setting.
  • the filter element with element holder With another blocking device in the active state, the filter element with element holder is thus available as a rigid unit with aligned axes for the installation process of the filter element in the filter housing.
  • the further end cap of the filter element is fixed to a further housing receptacle inside the Filtergephinu ses, the further housing receptacle is preferably part of a housing cover, the housing on a filter head as part of the Filterge, in particular by means of at least one screw connection, Festge is.
  • the further housing receptacle can be formed by a nozzle of the Ge housing cover, which engages in an opening of the associated end cap pe of the filter element. The nozzle can form a closure of this end cap or a fluid path that leads from the filter head into the interior of the filter element.
  • the one housing receptacle can advantageously have at least one spring-loaded bypass valve, which in its open position, at least partially bypassing the filter element, releases the fluid path from the interior of the filter housing at its outlet.
  • the fluid path can be guided over a cavity formed by the one end cap and sealed on the housing receptacle, which contains a sieve fabric through which the valve is open when the bypass is open.
  • claim 1 1 is the subject of the invention also a Fil terelement, which is provided in particular for a filter device according to one of Pa claims 1 to 10.
  • Figure 1 is a cut with a central, vertical sectional plane per perspective oblique view of the embodiment of the filter device according to the inven tion.
  • Fig. 2 is an enlarged, cut with a central vertical plane cut perspective oblique view of one end cap and the associated element holder of the filter element of the embodiment;
  • Fig. 3 is a perspective view oblique view further enlarged compared to Fig. 2, which shows the region of two blocking devices of the exemplary embodiment, both of which are in the blocking position;
  • Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 3, one of the blocking devices being shown in the release position.
  • the invention is explained using the example of a so-called in-tank filter device which has a filter housing 2 in the form of a tubular body which is open at the lower end 4.
  • the invention is equally advantageous to implement in a filter device in which a Filterge housing is provided in the form of a filter bowl closed on the bottom.
  • a housing receptacle 6 is fixed on the inside of the tubular body of the filter housing 2.
  • the housing receptacle 6 is formed by a two-part ring body with a coaxial inner passage 8.
  • the passage 8 continues with egg nem upwardly protruding threaded connector 12, with the external thread, the internal thread of a threaded ring 26 of an element receptacle 14 for the storage of a filter element 1 5 is screwed.
  • the element receptacle 14 can be releasably placed in the filter housing 2 via the internal thread.
  • valve chambers 18 for bypass valves are arranged which are distributed around the outside of the central passage 8 and have fluid passages from an upper annular surface 20 of the upper part 10 to fluid passages 22 on the lower part 16.
  • the fluid passages 22 are normally closed by spring-loaded closing bodies 24.
  • the filter element 1 5 shows the filter element 1 5 in the built-in functional position, in which the threaded ring 26 projecting coaxially downward from the element holder 14 is screwed ver with the threaded connector 12 of the housing holder 6, the threaded ring 26 being tightened with its end 28 ( see Fig. 2) abuts the annular surface 20 of the upper part 10.
  • the threaded ring 26 extends from the underside of a, in a radial plane, the flat, annular cover surface 30 of the element receptacle 14, from the outer circumference of which a bell-shaped casing 32 extends in the direction of the threaded ring 26.
  • the jacket 32 has wall openings 34 and delimits an annular space 36 between itself and the threaded ring 26. In the screwed functional position shown in FIG. 1, the jacket 32 is in contact with its lower ring edge 38, as is the end 28 of the threaded ring 26 the annular surface 20 of the upper part 10 of the housing receptacle 6.
  • the filter element 15 typically has an element material 44 in the form of a hollow cylinder running between end caps 40 and 42. Of the end caps 40, 42, the one end cap 40 located in FIG. 1 is supported on the element receptacle 14. To form the bearing, the element holder 14, see. 2 to 4, starting from the top surface 30, a coaxially upwardly projecting tubular body 48, the radially outer wall of which forms a bearing surface 46 in the form of a convexly curved ring surface.
  • the end cap 40 has, starting from the radially inner edge of a flat contact surface 50 for the front end of the element material 44, an upwardly and downwardly projecting tubular body 52, the radially inner wall of which forms the second bearing surface 54 in the form of a concavely curved annular surface.
  • FIG. 2 show the storage state in which the end cap 40 with its tubular body 52 is pushed onto the tubular body 48 of the element receptacle 14, the mounting with the adjoining the lying bearing surfaces 46, 54 is clipped due to elastic resilience, in particular of the tubular body 48 standing free on the cover surface 30.
  • the contact of the convex bearing surface 46 with the concave bearing surface 54 forms a spherical bearing in the manner of a ball joint between the end cap 40 and the element holder 14.
  • the respective bearing surface 46, 54 is part of a membrane-like shell 55a, 55b, of which at least one 55b has a passage 55c for liquid, which is connected to a cavity 55d in a fluid-carrying manner in the filter element.
  • the border for the element material 44 resting on the contact surface 50 of the end cap 40 is formed radially on the inside by the tubular body 52 and radially on the outside by an outer surface 56 which widens radially upwards to form a shell 58 which extends the end section of the element material 44 in surrounds a radial distance.
  • the spherical bearing formed allows a deflection of the LCodeach sen of element holder 14 relative to the filter element 15 from the cursing basic position, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the lower edge 61 of the tubular body 52 of the end cap 40 is at a distance from the top surface 30 of the element receptacle 14.
  • FIGS. 3 and 4 in contrast, show a deflected state, more precisely, the maximum possible deflection the lower edge 60 of the ring body 52 rests on the stop surface 30 of the element receptacle 14 forming a stop. This forms a blocking device which limits the maximum deflection.
  • Blockiereinrich device which is formed by configurations on the upper end edge 60 of the tubular body 48 of the element holder 14 and the upper end edge 62 of the tubular body 52 of the end cap 40.
  • this blocking device has a blocking block 64, which projects in the form of a rectangular short rib on the inside of the end edge 62 of the tubular body 52 radially inwards.
  • inner tube body 48 is at the end edge 60 a recess 66 is formed, which extends in stages 68 and 70 (see in particular FIGS. 3 and 4) each over a peripheral portion of the tubular body 48.
  • the recess 66 forms an axial recess of the end edge 62, which corresponds to the axial thickness of the locking block 64 and is limited in the circumferential direction by a protrusion 72 slightly protruding from the step surface to a circumferential length which is only slightly greater than that Length of the blocking block 64 measured in the circumferential direction, see FIG. 3.
  • the first step 68 is then followed by the projection 72, the second step 70, with which the end edge 62 is further deepened in the axial direction and which has a greater circumferential length than the first stage 68.
  • FIGS. 2 and 3 show the basic position in which the axis of the filter element 15 with the end cap 40 is in alignment with the longitudinal axis of the element holder 14.
  • the locking body 64 of the end cap 40 is located in the first stage 68 of the clamping 66 of the tubular body 48 of the element receptacle 14. Since the axial extent of the first stage 68 corresponds to the thickness of the locking block 64 measured in the axial direction, the spherical bearing is blocked against deflection.
  • the projection 72 hampers the displacement movement of the locking block 64 in the circumferential direction, so that in this basic position a rotary latching between the filter element 1 5 and element holder 14 is formed.
  • the filter element 15 with the element receptacle 14 forming a rigid unit with it can be conveniently and securely attached to the threaded ring 26 of the housing receptacle 6 and locked in place with the rotation formed predatory.
  • the rotary catch formed by the projection 72 can be overcome by further turning, so that the locking block 64 overflows the projection 72 and enters the free space formed by the second step 70 of the recess 66. Because of Due to the greater axial depth of the step 70, the blocking block 64 is no longer supported axially, so that the spherical bearing is released and can be deflected within the limits formed by the first blocking device for the compensation of misalignments.
  • the other, upper end cap 42 is in the embodiment shown, see Fig. 1, in engagement with an element receptacle, which is formed by a nozzle 74 which is in engagement with the central opening 76 of the end cap 42 in one.
  • a spherical bearing of the type shown on the lower end cap 40 could also be provided between the upper end cap 42 and the relevant element receptacle.
  • the connector 74 provided in the example shown is part of a housing cover 78, which is removably fastened by screw connections 85 to a filter head 80, which has an unfiltrate inlet 82 and, as is customary with in-tank filter devices, is attached to an opening in a tank wall (not shown) is. In the radio position shown in FIG.

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Abstract

Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse (2) und einem darin aufgenommenen Filterelement (15), dessen Elementmaterial (44) sich zur Filtrierung einer Flüssigkeit zwischen zwei Endkappen (40, 42) erstreckt, von denen zumindest eine Endkappe (40) an einer Elementaufnahme (14) gelagert ist, wobei mittels einer mehr als einen Freiheitsgrad zur Verfügung stellenden Lagerung (46, 54) das Filterelement (15) über seine eine Endkappe (40) gelenkig an der Elementaufnahme (14) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung eine konvex verlaufende Lagerfläche (46) aufweist, die in einer konkav verlaufenden Lagerfläche (54) geführt ist, und dass die jeweilige Lagerfläche (46, 54) Bestandteil einer Schale ist, von denen mindestens eine einen Durchlass für Flüssigkeit aufweist.

Description

Filtervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin aufgenommenen Filterelement, dessen Elementmaterial sich zur Filtrierung einer Flüssigkeit zwischen zwei Endkappen erstreckt, von denen zumindest eine Endkappe an einer Elementaufnahme gelagert ist, wobei mittels einer mehr als einen Freiheitsgrad zur Verfügung stellenden Lagerung das Filterelement über seine eine Endkappe gelenkig an der Ele mentaufnahme gelagert ist.
Filtervorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt, vgl. beispielsweise DE 101 42 774 A1 . Bei solchen Filtervorrichtungen, bei denen, wie bei dem erwähnten Dokument, Elementaufnahmen in formschlüssiger Verbin dung mit Gehäuseteilen, wie Gehäusestutzen und/oder Stutzen am Gehäu sedeckel sind, müssen bei der Fertigung von Filtergehäuse und Filtergehäu seteilen äußerst enge Toleranzen eingehalten werden, um sicherzustellen, dass die Achsen jeweiliger Elementaufnahmen der Endkappen mit den Ach sen der gehäuseseitigen und/oder deckelseitigen Halteelemente, wie Stut zen, genau fluchten. Fertigungstoleranzen bei der Gehäuseherstellung, na mentlich bei Gehäusekonstruktionen in mehrteiliger Bauweise mit mehre ren aneinandergesetzten Gehäuseteilen, können zu Fluchtungsfehlern füh ren, durch die es zu Verspannungen im Filterelement kommt, die Fehlfunk tionen oder gar Beschädigung zur Folge haben. Insbesondere Filtervorrich- tungen mit langen Filterelementen sind von dieser Problematik betroffen, da hier bereits kleinste Winkelfehler und Positionsabweichungen großen Ver satz am gegenüberliegenden Halteelement bedeuten.
Weitere Filtervorrichtungen gehen aus der WO 02/076570 A1 , der WO 2007/00351 7 A2 und der DE 10 2014 002 241 A1 hervor.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die rationell und kostengünstig herstellbar ist und sich zugleich durch ein sicheres Betriebsverhalten auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 besteht eine we sentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die Lagerung eine konvex verlaufende Lagerfläche aufweist, die in einer konkav verlaufenden Lager fläche geführt ist, und dass die jeweilige Lagerfläche Bestandteil einer Scha le ist, von denen mindestens eine einen Durchlass für Flüssigkeit aufweist.
Unter einer Schale im Sinne der Erfindung und im Sinne der Definition in der technischen Mechanik wird dabei ein flächiges Tragwerk verstanden, das doppelt räumlich gekrümmt ist, und dass insbesondere Belastungen sowohl senkrecht als auch in seiner Ebene aufnehmen kann. Schalen nut zen Ihre Tragfähigkeit durch das Verteilen von Lasten über Membran kräfte, die über die Dicke der Schale konstant sind, optimal aus, so dass die Scha len bei geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit aufweisen.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausbildung der Lagerung über Schalen besteht darin, dass der Durchlass gegenüber der Rohseite der Filtervorrichtung auf der Außenseite des Filterelements abgedichtet ist. Es ist ferner vorgesehen, dass mittels einer mehr als einen Freiheitsgrad zur Verfügung stellenden Lagerung das Filterelement über seine eine Endkappe gelenkig an der Elementaufnahme gelagert ist. Dadurch steht eine Aus gleichsmöglichkeit für mögliche Versatzfehler zur Verfügung, so dass eine Reduzierung der engen einzuhaltenden Toleranzgrenzen für die Fertigung ermöglicht ist und somit Filtervorrichtungen auch mit lang bauenden Filter elementen oder mit zusammengesetzten Filtergehäusen betriebssicher und mit günstigen Herstellungskosten fertigbar sind.
Mit Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die Lagerung mindestens eine konvex verlaufende Lagerfläche aufweist, die in mindes tens einer konkav verlaufenden Lagerfläche geführt ist. Dergestalt ist eine sphärische Lagerung ausgebildet, die eine Art Kugelgelenk zwischen der jeweiligen Endkappe und der Elementaufnahme bildet, so dass Fluchtungs fehler verspannungsfrei ausgleichbar sind.
Die jeweils konvex verlaufende Lagerfläche kann Teil der Elementaufnahme sein, wobei die jeweils konkav verlaufende Lagerfläche Teil der einen End kappe ist. Bei der kugeligen Form der Elementaufnahme ist dadurch das Filterelement mit seiner Lagerfläche einfach auf die Lagerfläche der Ele mentaufnahme aufschiebbar.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die beiden in der Art einer Steck- oder Clipverbindung miteinander in Anlage befindlichen Lagerflä chen sphärisch ausgebildet. Die miteinander korrespondierenden Wölbun gen bilden dadurch eine axiale Sicherung des mit seiner Endkappe auf die Elementaufnahme aufgesteckten Filterelements.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Elementaufnahme im Filter gehäuse vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung festgelegt, wobei das Filterelement abschnittsweise mit seiner Längsachse aus der Längsachse der Elementaufnahme heraus in alle Richtungen um einen vorgebbaren Schwenkwinkel mittels der sphärischen Lagerung ausschwenkbar ist.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist eine Blockiereinrich tung vorgesehen, die den maximal möglichen Ausschwenkwinkel des Fil terelements begrenzt, die zwischen der Endkappe des Filterelements und der Elementaufnahme wirkt und durch diese beiden gebildet ist. Die Be grenzung der maximalen Schrägstellung der Einheit aus Filterelement und Elementaufnahme erleichtert die Handhabung beim Einsetzen des Filter elements in das Filtergehäuse.
Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass eine weitere Blockiereinrichtung vorhanden ist, die beim Aufschrauben des Fil terelements mit seiner Elementaufnahme auf eine im Inneren des Filterge häuses angeordnete Gehäuseaufnahme die Schwenkbewegung aus der Grundstellung heraus unterbindet, bei der die Längsachsen von der einen Endkappe und der zugeordneten Elementaufnahme deckungsgleich mitei nander sind, und dass bei festgelegter Elementaufnahme an der Gehäuse aufnahme und bei weiterer rotatorischer Drehbewegung der einen Endkap pe gegenüber der Elementaufnahme, vorzugsweise in Aufschraubrichtung, die weitere Blockiereinrichtung die Schwenkbewegung aus der Grundstel lung heraus freigibt. Mit im wirksamen Zustand befindlicher weiterer Blo ckiereinrichtung steht somit für den Einbauvorgang des Filterelements in das Filtergehäuse das Filterelement mit Elementaufnahme als starre Einheit mit fluchtenden Achsen zur Verfügung. Dies bildet eine besonders wirksa me Montagehilfe beim Montagevorgang, bei dem die Elementaufnahme mit dem Gewinde der im Gehäuseinneren schlecht zugänglichen Gehäuseauf nahme in Eingriff gebracht werden muss. Da die Blockiereinrichtung im Zuge der Aufschraubdrehung des Filterelements deaktiviert wird, ist gleich zeitig sichergestellt, dass mit Abschluss des Einbau-Schraubvorgangs die sphärische Lagerung für den Ausgleich möglicher Fluchtungsfehler wirksam ist. Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die weitere Endkappe des Filter elements an einer weiteren Gehäuseaufnahme im Inneren des Filtergehäu ses festgelegt, wobei die weitere Gehäuseaufnahme vorzugsweise Bestand teil eines Gehäusedeckels ist, der auf einen Filterkopf als Teil des Filterge häuses, insbesondere mittels mindestens einer Schraubverbindung, festge legt ist. Die weitere Gehäuseaufnahme kann durch einen Stutzen des Ge häusedeckels gebildet sein, der in eine Öffnung der zugeordneten Endkap pe des Filterelements eingreift. Der Stutzen kann einen Verschluss dieser Endkappe oder einen Fluidweg bilden, der vom Filterkopf ins Innere des Filterelements führt.
Mit Vorteil kann die eine Gehäuseaufnahme mindestens ein federbelastetes Bypassventil aufweisen, das in seiner geöffneten Stellung, unter zumindest teilweiser Umgehung des Filterelements, den Fluidweg aus dem Inneren des Filtergehäuses an dessen Auslass freigibt. Der Fluidweg kann über eine von der einen Endkappe gebildete, an der Gehäuseaufnahme abgedichtete Kavität geführt sein, die ein Siebgewebe enthält, das bei geöffnetem Bypass ventil durchströmt ist.
Gemäß dem Patentanspruch 1 1 ist Gegenstand der Erfindung auch ein Fil terelement, das insbesondere für eine Filtervorrichtung nach einem der Pa tentansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine mit zentraler, vertikaler Schnittebene aufgeschnittene per spektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Filtervorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößert gezeichnete, mit zentraler Vertikalebene aufge schnittene perspektivische Schrägansicht der einen Endkappe und der dieser zugeordneten Elementaufnahme des Filterele ments des Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 weiter vergrößerte perspektivische Schräg ansicht, die den Bereich zweier Blockiereinrichtungen des Aus führungsbeispiels zeigt, die beide in der Blockierstellung darge stellt sind; und
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, wobei von den Blo ckiereinrichtungen eine in der Freigabestellung dargestellt ist.
Unter Bezug auf die Zeichnungen ist die Erfindung am Beispiel einer sog. In-Tank-Filtervorrichtung erläutert, die ein Filtergehäuse 2 in Form eines am unteren Ende 4 offenen Rohrkörpers aufweist. Die Erfindung ist gleicherma ßen vorteilhaft bei einer Filtervorrichtung realisierbar, bei der ein Filterge häuse in die Form eines bodenseitig geschlossenen Filtertopfes vorgesehen ist. In der Nähe des unteren Endes 4 ist eine Gehäuseaufnahme 6 an der Innenseite des Rohrkörpers des Filtergehäuses 2 festgelegt. Die Gehäuse aufnahme 6 ist durch einen zweiteiligen Ringkörper mit koaxialem innerem Durchgang 8 gebildet. Am Oberteil 10 setzt sich der Durchgang 8 mit ei nem nach oben vorstehenden Gewindestutzen 12 fort, mit dessen Außen gewinde das Innengewinde eines Gewinderinges 26 einer Elementaufnah me 14 für die Lagerung eines Filterelements 1 5 verschraubbar ist. Über das Innengewinde ist die Elementaufnahme 14 lösbar im Filtergehäuse 2 fest legbar. Im Unterteil 1 6 der Gehäuseaufnahme 6 sind um die Außenseite des zentralen Durchgangs 8 verteilt angeordnete Ventilkammern 18 für By passventile gebildet, die Fluiddurchgänge von einer oberen Kreisringfläche 20 des Oberteils 10 zu Fluiddurchgängen 22 am Unterteil 16 aufweisen. Die Fluiddurchgänge 22 sind durch federbelastete Schließkörper 24 norma lerweise geschlossen. Die Fig. 1 zeigt das Filterelement 1 5 in der eingebauten Funktionsposition, bei der der von der Elementaufnahme 14 koaxial nach unten vorstehender Gewindering 26 mit dem Gewindestutzen 12 der Gehäuseaufnahme 6 ver schraubt ist, wobei bei festgezogener Verschraubung der Gewindering 26 mit seinem Ende 28 (s. Fig. 2) an der Kreisringfläche 20 des Oberteils 10 anliegt. Wie am deutlichsten der Fig. 2 entnehmbar ist, erstreckt sich der Gewindering 26 von der Unterseite einer in einer Radialebene verlaufen den, ebenen, ringförmigen Deckfläche 30 der Elementaufnahme 14, von deren Außenumfang sich ein glockenartiger Mantel 32 in Richtung des Ge winderings 26 erstreckt. Der Mantel 32 weist Wanddurchbrüche 34 auf und begrenzt zwischen sich und dem Gewindering 26 einen Ringraum 36. Bei der verschraubten, in Fig. 1 gezeigten Funktionsposition steht der Mantel 32 mit seinem unteren Ringrand 38, ebenso wie das Ende 28 des Gewinde rings 26, an der Kreisringfläche 20 des Oberteils 10 der Gehäuseaufnahme 6 an.
Das Filterelement 15 weist in üblicher weise ein zwischen Endkappen 40 und 42 verlaufendes Elementmaterial 44 in Form eines Hohlzylinders auf. Von den Endkappen 40, 42 ist die eine, in Fig. 1 untenliegende Endkappe 40 an der Elementaufnahme 14 gelagert. Zur Bildung der Lagerung weist die Elementaufnahme 14, s. Fig. 2 bis 4, von der Deckfläche 30 ausgehend, einen koaxial nach oben vorstehenden Rohrkörper 48 auf, dessen radial außenliegende Wand eine Lagerfläche 46 in Form einer konvex gewölbten Ringfläche bildet. Die Endkappe 40 weist, ausgehend vom radial inneren Rand einer ebenen Anlagefläche 50 für das stirnseitige Ende des Element materials 44 einen nach oben und nach unten vorstehenden Rohrkörper 52 auf, dessen radial innenliegende Wand die zweite Lagerfläche 54 in Form einer konkav gewölbten Ringfläche bildet.
Die Figuren, siehe insbesondere Fig. 2, zeigen den Lagerungszustand, bei dem die Endkappe 40 mit ihrem Rohrkörper 52 auf den Rohrkörper 48 der Elementaufnahme 14 aufgesteckt ist, wobei die Lagerung mit den aneinan- derliegenden Lagerflächen 46, 54 aufgrund elastischer Nachgiebigkeit ins besondere des auf der Deckfläche 30 freistehenden Rohrkörpers 48 ver- clipst ist. Durch die Anlage der konvexen Lagerfläche 46 an der konkaven Lagerfläche 54 ist eine sphärische Lagerung in der Art eines Kugelgelenks zwischen Endkappe 40 und Elementaufnahme 14 gebildet. Die jeweilige Lagerfläche 46, 54 ist Bestandteil einer membranartigen Schale 55a, 55b, von denen mindestens eine 55b einen Durchlass 55c für Flüssigkeit auf weist, der mit einem Hohlraum 55d im Filterelement fluidführend verbun den ist. Die Einfassung für das auf der Anlagefläche 50 der Endkappe 40 anstehende Elementmaterial 44 ist radial innen durch den Rohrkörper 52 und radial außen durch eine Mantelfläche 56 gebildet, die sich nach oben hin in Radialrichtung zu einer Schale 58 erweitert, die den Endabschnitt des Elementmaterials 44 in einem radialen Abstand umgibt.
Die gebildete sphärische Lagerung erlaubt eine Auslenkung der Längsach sen von Elementaufnahme 14 relativ zum Filterelement 1 5 aus der fluch tenden Grundstellung heraus, wie sie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Bei dieser fluchtenden Stellung befindet sich der untere Rand 61 des Rohrkörpers 52 der Endkappe 40 in einem Abstand von der Deckfläche 30 der Elementauf nahme 14. Die Fig. 3 und 4 zeigen demgegenüber einen ausgelenkten Zu stand, genauer gesagt, die maximal mögliche Auslenkung, bei der der unte re Rand 60 des Ringkörpers 52 an der einen Anschlag bildenden Deckflä che 30 der Elementaufnahme 14 anliegt. Dadurch ist eine die maximale Auslenkung begrenzende Blockiereinrichtung gebildet.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen nähere Einzelheiten einer weiteren Blockiereinrich tung, die durch Ausgestaltungen am oberen Endrand 60 des Rohrkörpers 48 der Elementaufnahme 14 und des oberen Endrandes 62 des Rohrkörpers 52 der Endkappe 40 gebildet ist. Wie gezeigt, weist diese Blockiereinrichtung einen Sperrblock 64 auf, der in Form einer rechteckförmigen kurzen Rippe an der Innenseite des Endrandes 62 des Rohrkörpers 52 radial nach innen vorsteht. An dem anderen, innenliegenden Rohrkörper 48 ist am Endrand 60 eine Aussparung 66 gebildet, die sich in Stufen 68 und 70 (siehe insbe sondere Fig. 3 und 4) über jeweils einen Umfangsabschnitt des Rohrkörpers 48 erstreckt. Mit der ersten Stufe 68 bildet die Aussparung 66 eine axiale Vertiefung des Endrandes 62, die der axialen Dicke des Sperrblockes 64 entspricht und ist in Umfangsrichtung durch einen aus der Stufenfläche ge ringfügig vorstehenden Vorsprung 72 auf eine Umfangslänge begrenzt, die nur geringfügig größer ist als die in Umfangsrichtung gemessene Länge des Sperrblockes 64, siehe Fig. 3. An die erste Stufe 68 schließt sich anschlie ßend an den Vorsprung 72 die zweite Stufe 70 an, mit der der Endrand 62 in Axialrichtung weiter vertieft ist und die eine größere Umfangslänge be sitzt als die erste Stufe 68.
Bei dieser Anordnung ist die Funktion dieser weiteren Blockiereinrichtung wie folgt: Die Fig. 2 und 3 zeigen die Grundstellung, bei der die Achse von Filterelement 15 mit Endkappe 40 in Fluchtung mit der Längsachse der Elementaufnahme 14 ist. Der Sperrkörper 64 der Endkappe 40 befindet sich in der ersten Stufe 68 der Ausspannung 66 des Rohrkörpers 48 der Ele mentaufnahme 14. Da die axiale Erstreckung der ersten Stufe 68 der in Axialrichtung gemessenen Dicke des Sperrblockes 64 entspricht, ist die sphärische Lagerung gegen Auslenkung blockiert. Gleichzeitig behindert der Vorsprung 72 die Verschiebebewegung des Sperrblockes 64 in Um fangsrichtung, so dass bei dieser Grundstellung eine Drehverrastung zwi schen Filterelement 1 5 und Elementaufnahme 14 gebildet ist. In der Grund stellung ist daher beim Montagevorgang für den Einbau des Filterelements 15 in das Filtergehäuse 2 das Filterelement 15 mit der mit ihm eine starre Einheit bildenden Elementaufnahme 14 bequem und sicher an den Gewin dering 26 der Gehäuseaufnahme 6 ansetzbar und mit der gebildeten Dreh verrastung festsch raubbar. Bei gebildeter Verschraubung ist durch Weiter drehen die durch den Vorsprung 72 gebildete Drehverrastung überwindbar, so dass der Sperrblock 64 den Vorsprung 72 überläuft und in den durch die zweite Stufe 70 der Aussparung 66 gebildeten Freiraum gelangt. Aufgrund der größeren axialen Tiefe der Stufe 70 ist der Sperrblock 64 nicht mehr axial abgestützt, so dass die sphärische Lagerung freigeben und in den durch die erste Blockiereinrichtung gebildeten Grenzen für den Ausgleich von Fluchtungsfehlern auslenkbar ist.
Die andere, obere Endkappe 42 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel, siehe Fig. 1 , mit einer Elementaufnahme in Eingriff, die durch einen Stutzen 74 gebildet ist, der mit der zentralen Öffnung 76 der Endkappe 42 in Ein griff ist. Anstelle dieses formschlüssigen Eingriffes könnte auch zwischen oberer Endkappe 42 und betreffender Elementaufnahme eine sphärische Lagerung der an der unteren Endkappe 40 gezeigten Art vorgesehen sein. Der beim gezeigten Beispiel vorgesehene Stutzen 74 ist Bestandteil eines Gehäusedeckels 78, der durch Schraubverbindungen 85 abnehmbar an einem Filterkopf 80 befestigt ist, der einen Unfiltrateingang 82 aufweist und, wie bei In-Tank-Filtervorrichtungen üblich, an einer Öffnung in einer nicht gezeigten Tankwand angebracht ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Funk tionsposition sind das Ende 28 des Gewinderinges 26 und der Endrand 38 der Elementaufnahme 14 in dichter Anlage an der Kreisringfläche 20 der Gehäuseaufnahme 6. Für den Zugang von Unfiltrat zu den Bypassventilen im Unterteil 16 der Gehäuseaufnahme 6 bildet der innerhalb des Mantels 32 befindliche Ringraum 36 einen Einströmraum, in den Unfiltrat über die Wanddurchbrüche 34 gelangt. In der Kreisringfläche 20, die den Boden dieses Ringraumes 36 bildet, sind Öffnungen 84 vorgesehen, die vom Schließkörper 24 des jeweiligen Bypassventils normalerweise geschlossen sind. An den Wanddurchbrüchen 34 des Mantels 32 können eingespritzte Siebgitter vorgesehen sein, die bei druckbetätigter Öffnung eines Bypass ventils eine Filtrierung des Unfiltratstroms bewirken. Bei einer nicht darge stellten Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit die vorgestellte sphärische Lagerung vom unteren an das obere Elementende zu verlegen, oder an beiden Elementenden eine solche Lagerung vorzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse (2) und einem darin auf genommenen Filterelement (1 5), dessen Elementmaterial (44) sich zur Filtrierung einer Flüssigkeit zwischen zwei Endkappen (40, 42) erstreckt, von denen zumindest eine Endkappe (40) an einer Element- aufnahme (14) gelagert ist, wobei mittels einer mehr als einen
Freiheitsgrad zur Verfügung stellenden Lagerung (46, 54) das Filter element (1 5) über seine eine Endkappe (40) gelenkig an der Element aufnahme (14) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lagerung eine konvex verlaufende Lagerfläche (46) aufweist, die in einer konkav verlaufenden Lagerfläche (54) geführt ist, und dass die jeweilige Lagerfläche (46, 54) Bestandteil einer Schale (55a, 55b) ist, von denen mindestens eine (55b) einen Durchlass (55c) für Flüssigkeit aufweist.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung mindestens eine konvex verlaufende Lagerfläche (46) auf weist, die in mindestens einer konkav verlaufenden Lagerfläche (54) geführt ist.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils konvex verlaufende Lagerfläche (46) Teil der Element- aufnahme (14) ist und die jeweils konkav verlaufende Lagerfläche (54)
Teil der einen Endkappe (40) ist.
4. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in der Art einer Steck- oder Clip verbindung miteinander in Anlage befindlichen Lagerflächen (46, 54) sphärisch ausgebildet sind.
5. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementaufnahme (14) im Filtergehäuse (2) vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung (12, 26) festgelegt ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (1 5) abschnittsweise mit seiner
Längsachse aus der Längsachse der Elementaufnahme (14) heraus in alle Richtungen um einen vorgebbaren Schwenkwinkel mittels der sphärischen Lagerung (46, 54) ausschwenkbar ist.
7. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blockiereinrichtung (30, 61 ) vorgesehen ist, die den maximal möglichen Auslenkwinkel des Filterelements (1 5) begrenzt, die zwischen der Endkappe (40) des Filterelements (1 5) und der Elementaufnahme (14) wirkt und durch diese beiden gebildet ist.
8. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Blockiereinrichtung (64, 66, 68,
70) vorhanden ist, die beim Aufschrauben des Filterelements (1 5) mit seiner Elementaufnahme (14) auf eine im Innern des Filtergehäuses (2) angeordnete Gehäuseaufnahme (6) die Schwenkbewegung aus einer Grundstellung heraus unterbindet, bei der die Längsachsen von der einen Endkappe (40) und der zugeordneten Elementaufnahme (14) deckungsgleich miteinander sind, und dass bei festgelegter Element aufnahme (14) an der Gehäuseaufnahme (6) und bei weiterer rotatorischer Drehbewegung der einen Endkappe (40) gegenüber der Elementaufnahme (14), vorzugsweise in Aufschraubrichtung, die weitere Blockiereinrichtung (64, 66, 68, 70) die Schwenkbewegung aus der Grundstellung heraus freigibt.
9. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Endkappe (42) des Filterelements (15) an einer weiteren Gehäuseaufnahme (74) im Inneren des Filter gehäuses (2) festgelegt ist und dass die weitere Gehäuseaufnahme (74) vorzugsweise Bestandteil eines Gehäusedeckels (78) ist, der auf einem Filterkopf (80) als Teil des Filtergehäuses (2), insbesondere mittels mindestens einer Schraubverbindung (84), festgelegt ist.
10. Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Gehäuseaufnahme (6) mindestens ein federbelastetes Bypassventil (24) aufweist, das in seiner geöffneten Stellung, unter zumindest teilweiser Umgehung des Filterelements (15), den Fluidweg aus dem Inneren des Filtergehäuses (2) an dessen
Auslass (4) freigibt.
1 1 . Filterelement, insbesondere für eine Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dessen Elementmaterial (44) unter
Begrenzung eines inneren Hohlraumes (55d) zwischen zwei
Endkappen (40, 42) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Endkappen (40) über eine schalenartige, vorzugsweise sphärisch geformte, Lagerfläche (46) verfügt, die einen Durchlass (55c) für Flüssigkeit umfasst, der mit dem Hohlraum (55d) fluidführend verbunden ist.
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