WO2024260705A1

WO2024260705A1 - Filterelement

Info

Publication number: WO2024260705A1
Application number: PCT/EP2024/065000
Authority: WO
Inventors: Volker Backes; Dirk RÖDER; Lars HEGMANN; Pascal TOUßAINT
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2023-06-22
Filing date: 2024-05-31
Publication date: 2024-12-26
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: AU2024311355A1; EP4731321A1; DE102023002529A1

Abstract

Filterelement mit einem Elementmaterial (10), das einen Innenraum (26) begrenzt und sich zwischen zwei Abschlussteilen (12, 14) erstreckt, von denen ein Abschlussteil (12) eine sphärische Lagerung (24) und ein fluidführendes Anschlussteil (18) aufweist, das in Richtung des Innenraumes (26) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Abschlussteil (14) mindestens eine Steuerfläche (20) aufweist, die jeweils unbetätigt das Elementmaterial (10) gegenüber dem Anschlussteil (18) in einer Einbauposition hält und die jeweils betätigt das Elementmaterial (10) gegenüber dem Anschlussteil (18) mittels der sphärischen Lagerung (24) in eine Funktionsposition bringt, die für das Filterelement kollisionsfrei ist.

Description

Filterelement

Die Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem Elementmaterial, das einen Innenraum begrenzt und sich zwischen zwei Abschlussteilen erstreckt, von denen ein Abschlussteil eine sphärische Lagerung und ein fluidführendes Anschlussteil aufweist, das in Richtung des Innenraumes ausmündet. Durch DE 10 2018 009 187 A1 ist eine Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin aufgenommenen Filterelement bekannt, dessen Elementmaterial sich zwischen zwei Endkappen als den beiden Abschlussteilen 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 Elementaufnahme gelagert ist. Die bekannte Lösung ist als sogenannte In-Tank-Lösung konzipiert mit einer Zuströmöffnung für Unfiltrat, die in einem Filterkopf integriert ist, der die Filtervorrichtung an einer Tankwand festlegt. Das Element wird für eine Abreinigung von Partikeln aus dem Fluidstrom von außen nach innen durchströmt und der Filtratstrom gelangt bodenseitig über eine Mittenöffnung von der sphärischen Lagerung zugehörigen Schalenteile auf die Tankinnenseite. Bei der Fertigung von Filtergehäuse und Filtergehäuseteilen sind äußerst enge Toleranzen einzuhalten, um sicherzustellen, dass die Achsen jeweiliger Elementaufnahmen der Endkappen mit den Achsen der gehäuseseitigen und/oder deckelseitigen Halteelemente, wie Stutzen, genau fluchten. Fertigungstoleranzen bei der Gehäuseherstellung, namentlich bei Gehäusekonstruktionen in mehrteiliger Bauweise, mit mehreren aneinandergesetzten Gehäuseteilen können zu Fluchtungsfehlern führen, durch die es zu Verspannungen im Filterelement kommt, die Fehlfunktionen oder gar Beschädigungen zur Folge haben können. Insbesondere Filtervorrichtungen, die von der Baulänge her große Filterelemente aufnehmen, sind von dieser Problematik betroffen, da hier bereits kleinste Winkelfehler und Positionsabweichungen großen Versatz am gegenüberliegenden Halteelement bedeuten.

Dieser Problematik ist mit der technischen Lehre nach DE 10 2018 009 187 A1 begegnet, weil dadurch, dass mittels einer mehr als einen Freiheitsgrad zur Verfügung stellenden Lagerung, das Filterelement über seine eine Endkappe gelenkig an der Elementaufnahme gelagert ist, steht eine Ausgleichsmöglichkeit 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 Filterelementen oder mit zusammengesetzten Filtergehäusen betriebssicher und mit günstigen Herstellungskosten fertigbar sind. Bei der bekannten Lösung ist das bodenseitig schwenkbar gelagerte Filterelement achsgenau, vorzugsweise entlang der Vertikalen in eine Betriebs- oder Funktionsstellung von Hand auszurichten, damit ein deckelartiger Anschlussstutzen des Filterkopfes mit einem Außendichtring in die zentrale Mittenöffnung der oberen Endkappe bündig eingreifen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die dahingehend bekannte Lösung weiter zu verbessern. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 das andere Abschlussteil mindestens eine Steuerfläche aufweist, die jeweils unbetätigt das Elementmaterial gegenüber dem Anschlussteil als Schwenklager in einer Einbauposition hält und die jeweils betätigt das Elementmaterial gegenüber dem Anschlussteil mittels der sphärischen Lagerung in eine Betriebs- oder Funktionsposition bringt, die für das Filterelement kollisionsfrei ist, ist sichergestellt, dass quasi automatisch über die jeweilige Steuerfläche am Filterelement dieses beim Einbau in eine seiner Funktionspositionen ausrichtbar ist. So kann beim Einbau des Filterelementes in ein hohlzylindrisches Filtergehäuse nicht weiter spezifizierter Art, das Filterelement aufgrund der bekannten sphärischen Lagerung an seinem Fußteil zwangsläufig eine entsprechende Schrägstellung einnehmen, die, sofern sie nicht von Hand in Richtung der vertikalen Funktionsposition korrigiert wird, das Aufschrauben eines zugehörigen Gehäusedeckels oder ein sonstiges fluiddichtes Verbinden zwischen einem Deckelteil und sonstigen Tank- oder Gehäuseteilen unmöglich macht, weil das Filterelement in seiner schräg ausgestellten Einbauposition den dahingehenden Verbindungsvorgang erschwert oder gänzlich verhindert.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung hingegen erfolgt beim Herstellen der fluiddichten Verbindung zwischen dem Deckelteil und sonstigem Gehäuse respektive Tank ein automatisches Ausrichten des Filterelementes mittels der jeweiligen Steuerfläche in Richtung einer vertikalen Ausrichtachse für den Betrieb der Vorrichtung, so dass in jedem Fall das Filterelement in seine filtrierende Funktionsstellung gelangt, und zwar ohne dass von Hand das Filterelement über seine bodenseitige Lagerstelle ausgerichtet wird, was nicht einfach zu bewerkstelligen ist und regelmäßig auch vergessen werden kann. Insbesondere lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Filterelementes sein Einbau deutlich erleichtern und schneller durchführen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass die jeweilige Steuerfläche Teil eines Steuerkörpers ist, der um einen vorgebbaren Überstand über das Elementmaterial axial in die Umgebung vorragt und der eine vorgebbare Neigung aufweist, deren Neigungswinkel derart gewählt ist, dass mit Betätigung des Steuerkörpers selbsthemmend das Elementmaterial mittels der sphärischen Lagerung jeweils seine ihm bestimmte, kollisionsfreie Position einnimmt. Dergestalt ist ein hemmnisfreies Ausrichten des Filterelementes in seine quasi vertikale Funktionsstellung in jedem Fall gewährleistet und die Neigung der jeweiligen Steuerfläche kann derart gewählt werden, dass in einem weit gezogenen Bereich für verschiedenste Ausführungsformen eines Deckelteils als Teil eines Gesamtgehäuses nicht näher spezifizierter Art der Ausrichtvorgang für das Filterelement als Ganzes wirksam ausgelöst wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass der Steuerkörper zu seiner freien Stirnseite hin einen Steuerkonus aufweist, dessen mindestens eine Steuerfläche mit einer Längsachse des Elementmaterials einen spitzen Winkel, von vorzugsweise kleiner 45°, besonders bevorzugt von etwa 30°, einschließt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass der Steuerkörper einstückiger Bestandteil einer Endkappe ist, die eine Elementaufnahme für die stirnseitige Aufnahme des Elementmaterials aufweist und dass der Steuerkörper ausgehend von seiner geneigten Steuerfläche in Richtung zur benachbarten Oberseite der Endkappe in einen zylindrischen Absatz übergeht. Hierdurch lässt sich in besonders kostengünstiger Weise, beispielsweise im Rahmen eines Spritzgussverfahrens, sich die Endkappe zusammen mit dem Steuerkörper herstellen. Des Weiteren ist durch den Absatz eine Art Freifläche geschaffen, die ein hemmnisfreies Abgleiten von Teilen des Deckels an der jeweiligen Steuerfläche ermöglicht, sofern der Deckel mit sonstigen Tank- oder Gehäuseteilen, beispielsweise durch Aufschrauben, verbunden wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist der Steuerkörper mittig von einer Öffnung für das Durchströmen von Fluid durchgriffen ist, die bevorzugt von einem Ventilschließglied eines Bypassventiles abdeckbar ist, das im Innern des Elementmaterials aufgenommen mit der benachbarten Endkappe, vorzugsweise rastbar, verbunden ist. Dergestalt kann der Fluidstrom bei von Partikelverschmutzung zugesetztem Elementmaterial, was man fachsprachlich auch mit Verblocken bezeichnet, um die Filtermatte in einer Art Bypass- oder Kurzschlussbetrieb vorbeigeführt werden, so dass ein an das Filterelement angeschlossener Hydraulikkreis nicht unmittelbar für einen Elementwechsel außer Betrieb genommen werden muss.

Im Rahmen der Fluidführung hat es sich als günstig erwiesen, dass der Steuerkörper radial von Fluiddurchlässen durchgriffen ist, die auf einer Seite in die Umgebung in Form eines Fluidraumes und auf der anderen gegenüberliegenden Seite in Richtung des Ventilschließgliedes ausmünden. Auch können die jeweiligen Steuerflächen des Steuerkörpers, die die Fluiddurchlässe begrenzen, für einen turbulenzfreien Fluidstrom durch das Filterelement mit beitragen, insbesondere bei paralleler Ausrichtung.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass der Steuerkörper koaxial zur Längsachse des Elementmaterials angeordnet, axial um eine vorgebbare Länge über die zuordenbare Endkappe vorsteht, die kleiner, vorzugsweise um die Hälfte, besonders bevorzugt um ein Drittel kleiner ist, als der Durchmesser des Steuerkörpers an seiner fußseitigen Übergangsstelle zu seiner Endkappe. Dergestalt kommt es zu einem kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Ausrichtlösung im Bereich der zugeordneten oberen Endkappe, so dass solche Filterelemente auch bei beengten Einbauverhältnissen ohne Weiteres zum Einsatz kommen können. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass sowohl zumindest die Oberseite der Endkappe als auch der Steuerkörper selbst als Rippenkonstruktion mit einer Vielzahl von Einzelrippen ausgebildet sind, und dass die geneigten Einzelrippen des Steuerkörpers die jeweilige Steuerfläche ausbilden. Aufgrund der Rippenkonstruktion ist ein steifer Aufbau für die zugehörige Endkappe erreicht, die insoweit einen sicheren Halt bietet für das angrenzende, in die Endkappe integrierte Elementmaterial.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes ist vorgesehen, dass das Anschlussteil des einen Abschlussteils eine Gewindestrecke und eine quer dazu verlaufende Anlagefläche aufweist, und dass die weitere Endkappe des Elementmaterials eine weitere Anlagefläche aufweist, die in der Funktionsstellung mittels der sphärischen Lagerung verschwenkt sich auf der einen Anlagefläche teilweise abstützt. Hieraus ergibt sich eine Art Plagiatschutz, der sicherstellen soll, dass Original-Filterelemente des Herstellers nicht gegen Billig-Plagiat-Produkte mit regelmäßig geringer Produktqualität zwanglos getauscht werden können.

Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die sphärische Lagerung des Filterelementes eine festlegbare Lagerschale am Anschlussteil aufweist gegenüber der ein Schalenteil der Endkappe mit dem Elementmaterial bewegbar, insbesondere schwenkbar, geführt ist.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Filterelement anhand eines Ausführungsbeispiels nach den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Figur 1 eine Außenansicht auf das Filterelement als handel- und austauschbare Baueinheit;

Figur 2 in der Art eines Längsschnittes eine Ansicht auf den hälftigen Teil des Filterelementes nach der Figur 1 ; Figuren 3 und 4 einmal im ausgelenkten und einmal im rückgestellten Zustand ein Filterelement, insbesondere nach den Figuren 1 und 2; und

Figur 5 den fußseitigen Teil des Filterelementes nach den Figuren 1 und 2.

Die Figur 1 zeigt das komplette Filterelement in einer Außenansicht. Das Filterelement weist ein Elementmaterial 10 auf, das insbesondere dem Abfiltrieren einer Partikelverschmutzung aus einem Fluidstrom dient. Das Elementmaterial 10 kann wie üblich plissiert ausgebildet sein, wobei die dahingehenden Filterfalten der einfacheren Darstellung wegen in den Figuren weggelassen ist. Ferner erstreckt sich das Elementmaterial 10 zwischen zwei Abschlussteilen 12, 14, die in der Art von Endkappen 13, 15 konzipiert sind. Die Figur 1 zeigt das Filterelement als Ganzes mit einer vertikalen Aufstellrichtung, die der üblichen gewünschten Betriebs- oder Funktionsposition des Filterelementes entspricht, die wiederum der Filtrationsstellung entspricht.

Wie weiter die Figur 1 zeigt, ist in Blickrichtung auf die Figur 1 gesehen das Filterelement an seiner Unterseite mit einem Außengewinde 16 versehen, das Bestandteil eines fluidführenden Anschlussteiles 18 ist in Form eines hohlen Anschlussstutzens. Das obere Abschlussteil 12 weist einzelne Steuerflächen 20 auf, die sich in konzentrischer Anordnung um die Längsachse 22 des Filterelementes herum gruppieren. Die Figur 2 zeigt in einem Halb- Längsschnitt durch das Filterelement nach der Figur 1 , dass das untere Abschlussteil 14 eine sphärische Lagerung 24 als Ganzes aufweist sowie das fluidführende Anschlussteil 18 in Form des Anschlussstutzens mit dem Außengewinde 16. Das hohlzylinderartige Elementmaterial 10 umfasst einen Innenraum 26 und stützt sich an einem fluiddurchlässigen Stützrohr 28 ab, wobei der Einfachheit halber die einzelnen Fluiddurchlässe, beispielsweise in Form einer Perforation, nicht gezeigt sind. Das Stützrohr 28 ist insbesondere aus einem Streifenmaterial, vorzugsweise aus Blech, gebildet, das zum Rohr gewickelt ist, wobei die einzelnen Bahnabschnitte über einen spiralförmig verlaufenden Bördelfalz 30 miteinander fluiddicht in Verbindung stehen.

Wie weiter die Figuren 1 und 2 zeigen, ist die jeweilige Steuerfläche 20 Bestandteil eines Steuerkörpers 32, der um einen vorgebbaren Überstand über das Elementmaterial 10 endseitig axial in die Umgebung vorragt und der eine vorgebbare Neigung aufweist, deren Neigungswinkel x derart gewählt ist, dass mit Betätigung des jeweiligen Steuerkörpers 20 selbsthemmend das Elementmaterial 10 mittels der sphärischen Lagerung 24 jeweils seine ihm bestimmte kollisionsfreie Betriebs- oder Funktionsposition einnimmt, was sich näher aus den Darstellungen nach den Figuren 3 und 4 ergibt und was im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Der aufgezeigte Neigungswinkel x entspricht dabei auch der Neigung der jeweiligen Steuerfläche 20 gegenüber der Längsausrichtung des Elementes in Form der Längsachse 22. Insbesondere weist der Steuerkörper 32 zu seiner freien Stirnseite hin einen dahingehenden Steuerkonus 34 auf, dessen jeweilige Steuerfläche 20 mit der Längsachse 22 des Elementmaterials 10 einen spitzen Winkel, von vorzugsweise kleiner 45°, besonders bevorzugt von etwa 30°C, einschließt.

Der Steuerkörper 32 ist einstückiger Bestandteil der oberen Endkappe 15, die insoweit das obere Abschlussteil 14 ausbildet. Die dahingehende Endkappe 15 weist eine Elementaufnahme 36 auf, für die stirnseitige Aufnahme des oberen freien Endes des Elementmaterials 10 und die Verbindung zwischen dem Elementmaterial 10 in diesem oberen Anschlussbereich und der Elementaufnahme 36 wird über ein übliches Klebstoffbett 38 realisiert, was der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Der Steuerkörper 32 mit seinen einzelnen, voneinander beabstandeten Steuerflächen 20 mündet an seiner freien Stirnseite in eine Ringfläche 40 aus und geht ausgehend von seiner jeweils geneigten Steuerfläche 20 zur benachbarten Oberseite der Endkappe 15 in einen zylindrischen Absatz 42 über, was sich insbesondere aus der Darstellung nach der Figur 4 ergibt, wobei der dahingehende Absatz 42 für die Funktion aber nicht zwingend notwendig ist.

Der Steuerkörper 32 ist mittig von einer Öffnung 44 für das Durchströmen von Fluid durchgriffen, die gemäß der Darstellung nach der Figur 2 von einem Ventilschließglied 46 eines Bypassventiles 48 in dessen Schließstellung abgedeckt ist. Das plattenförmige Ventilschließglied 46 des Bypassventiles 48 stützt sich an einer Druckfeder 50 ab, die in ein Aufnahmegehäuse 52 des Bypassventils 48 integriert ist. Das Elementmaterial 10 wird gemäß der Darstellung nach der Figur 2 von außen nach innen in Richtung des Innenraumes 26 durchströmt und ist das Elementmaterial 10 durch Partikelverschmutzung zugesetzt, was fachsprachlich mit Verblocken bezeichnet wird, wird der Fluidstrom außenumfangsseitig am Elementmaterial 10 vorbeigeführt und gelangt dabei auf die Innenseite des Steuerkonus 34 des Steuerkörpers 32. Bei entsprechendem Fluiddruck wird dann das Ventilschließglied 46 entgegen der Kraftwirkung der Druckfeder 50 nach unten bewegt, so dass dergestalt diese Mittenöffnung 44 freigegeben ist und der Fluidstorm gelangt über die Mittenöffnung 44 und über stegartige Durchlässe im Aufnahmegehäuse 52 auf die Reinseite des Elementmaterials 10 sprich in den Innenraum 26 des Filterelementes. Das Aufnahmegehäuse 52 ist an seinem Boden 54 geschlossen ausgeführt und das Ventilschließglied 46 ist über Wandungsteile teleskopartig in benachbarten hohlzylindrischen Wandungsteilen des Aufnahmegehäuses 52 geführt, das ansonsten zwischen Stegen einzelne Durchlässe freilässt für das Durchströmen mit Fluid.

Sofern das obere Abschlussteil 14 und das Aufnahmegehäuse 52 des Bypassventiles 48 aus Kunststoffteilen gebildet sind, beispielsweise in Form von Kunststoffspritzgießteilen, lässt sich das Aufnahmegehäuse 52 über seinen oberen Rand in entsprechende Wandteile des oberen Abschlussteiles 14 in elastisch nachgiebiger Weise für einen haltbaren Sitz einrasten, aber auch klebend verbinden. Dabei ragt im Rahmen der Verbindung mit einem axialen Überstand das Bypassventil 48 in den Innenraum 26 des Elementmaterials 10 an seinem oberen freien Ende hinein. Wie sich weiter aus der Figur 2 ergibt, ist der Steuerkörper 32 radial von Fluiddurchlässen 56 durchgriffen, die auf einer Seite nach außen hin in die Umgebung münden und auf der anderen, gegenüberliegenden Seite in Richtung des Ventilschließgliedes 46 austreten. Dabei werden die einzelnen Fluiddurchlässe 56 von Stegflächen begrenzt, die sich vertikal zwischen der Ringfläche 40 und dem Absatz 42 erstrecken sowie in Richtung der benachbarten Oberseite des oberen Abschlussteiles 14 in Form der dahingehenden Endkappe 15 und außenumfangsseitig münden die einzelnen Steuerstege, die sich kranzartig vom Inneren des Steuerkörpers 32 nach außen hin erstrecken, in die jeweils geneigte Steuerfläche 20 aus.

Der Steuerkörper 32 ist koaxial zur Eängsachse 22 des Elementmateriales 10 angeordnet und steht axial um eine vorgebbare Fänge über die zuordenbare Endkappe 15 in Form des oberen Abschlussteils 14 über, wobei der dahingehende Überstand, bevorzugt um ein Drittel, kleiner ist als der Durchmesser des Steuerkörpers 32 an seiner fußseitigen Übergangsstelle zu dem oberen Abschlussteil 14 in Form der oberen Endkappe 15. Zumindest die Oberseite der dahingehenden Endkappe 15 in Form des oberen Abschlussteiles 14 als auch der Steuerkörper 32 selbst mit seinem Steuerkonus 34 sind als Rippenkonstruktion ausgebildet mit einer Vielzahl von Einzelrippen, wobei die geneigten Einzelrippen des Steuerkörpers 32 die jeweilige Steuerfläche 20 ausbilden. Eine dahingehende Rippenkonstruktion ist nicht zwingend notwendig, führt jedoch insgesamt zu einer Aussteifung des oberen Abschlussteiles 14, so dass sich Aufstellkräfte beim automatischen Aufstellen des Filterelementes ausgehend von seiner Einbauposition nach der Figur 3 in seine vertikale Funktionsposition nach der Figur 4 sicher aufnehmen lassen. Insbesondere ist dergestalt im Bereich des Steuerkörpers 32 eine sichere Krafteinleitung in das Elementmaterial 10 des Filterelementes als Ganzes erreicht, wozu auch die innere Stützstruktur in Form des Stützrohres 28 mit beiträgt, das endseitig in die obere Endkappe 15 mit integriert ist.

Aus der Einbauzeichnung nach der Figur 5 ergeben sich nun nähere Einzelheiten der sphärischen Lagerung 28 als Ganzes, wie folgt. Die untere Endkappe 13 in Form des unteren Abschlussteiles 12 ist mit ihrem äußeren Rohrkörper 60 auf den inneren Rohrkörper 62 des stutzenförmigen Anschlussteils 18 aufgesteckt, wobei die Lagerung 24 mit den aneinanderliegenden Lagerflächen 64, 66 aufgrund elastischer Nachgiebigkeit, insbesondere des auf der Anlagefläche 68 freistehenden Rohrkörpers 62 verclipst ist. Durch die Anlage der konvexen Lagerfläche 64 an der konkaven Lagerfläche 66 ist die sphärische Lagerung 24 in der Art eines Kugelgelenks zwischen der unteren Endkappe 13 als Teil des unteren Abschlussteiles 12 und dem Anschlussteil 18 mit seinem Außengewinde 16 gebildet. Das die untere Endkappe 13 bildende Abschlussteil 12 weist wiederum eine weitere Elementaufnahme 70 auf für die Aufnahme des unteren Endes des Elementmateriales 10, das insoweit mit der unteren Endkappe 13 über ein nicht dargestelltes Klebstoffbett 71 fest verbunden ist. In üblicher Weise weist die sphärische Lagerung 24 mit ihren beiden Rohrkörpern 60, 62 eine Sperreinrichtung 72 auf, die einen Verdrehschutz beim Aufschrauben des Filterelementes in ein zugehöriges Anschlussgehäuse zwischen den beiden Rohrkörpern 60, 62 herstellt und des Weiteren ist das unerwünschte Überschreiten einer vorgebbaren Maximalauslenkung zwischen den beiden Rohrkörpern 60, 62 mit ihren sphärischen Lagerflächen 64, 66 verhindert. Nähere Einzelheiten für eine dahingehende Sperreinrichtung lassen sich beispielhaft DE 10 2018 009 187 A1 entnehmen.

Wie sich insbesondere aus der Einbausituation nach der Figur 3 ergibt, ist für den Einbau des Filterelementes als Ganzes ein Gehäuse 74 vorgesehen, bestehend aus einem hohlzylindrischen Gehäusemantel 76, das kopfseitig ein noch nicht montiertes, insbesondere nicht aufgeschraubtes Deckelteil 78 und fußseitig ein Fluidführungsteil 80 zeigt, das über eine Gewindestrecke 82 bereits auf der Außenseite des Gehäusemantels 76, an dessen einem unteren freien Ende verschraubt ist. Das Fluidführungsteil 80 weist einen Zulauf 84 für einen Unfiltratstrom und einen Ablauf 86 für den abfiltrierten Filtratstrom auf. Der Zulauf 84 ist fluidführend verbunden mit einem Unfiltratraum 88 zwischen der Innenseite des Gehäusemantels 76 und der Außenumfangsseite des vorzugsweise plissierten Elementmaterials 10. Nach Durchströmen des Elementmateriales 10 und des Stützrohres 28 von außen nach innen wird das aufseiten des Innenraums 26 befindliche Filtrat über den Ablauf 86 der Filtervorrichtung als Ganzes abgeführt.

Das Fluidführungsteil 80 weist im Mittenbereich 87 des Ablaufes 86 eine Filterelementaufnahme 90 mit Innengewinde 92 auf. Die dahingehend stutzenartige Filterelementaufnahme 90 ist mit ihrer Mittenachse 94 zu der Eängsachse 96 des hohlzylindrischen Gehäusemantels 76 um einen vorgebbaren Winkel versetzt angeordnet, so dass insoweit über das Fluidführungsteil 80 des Gehäuses 74 ein wirksamer Einbauschutz als Plagiatschutz geschaffen ist und konventionelle Filterelemente lassen sich nicht in die in Figur 3 gezeigte Gehäusekonstruktion einwechseln. Insbesondere bei einem Aufschrauben des Deckelteils 78 entlang eines Außengewindes 98 am oberen Ende des Gehäusemantels 76 würde das Deckelteil 78 mit dem oberen Elementabschluss 100 des Filterelementes kollidieren, so dass dergestalt ein Aufschrauben oder sonstiges Verbinden des Deckelteiles 78 mit dem Gehäuse 74 erst gar nicht möglich ist.

Hier setzt nun die Erfindung ein, wenn man einen konventionellen Einschraubstutzen 102 als einstückigen Bestandteil der unteren Endkappe 13 als dem unteren Abschlussteil 12 durch eine Elementlösung ersetzt, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dabei wird das Filterelement nach den Figuren 1 und 2 wiederum in eine Einbauposition gebracht, bei der das Element bodenseitig in die schräg gestellte Filterelementaufnahme 90 als Plagiatschutz eingeschraubt wird und auch insoweit ergibt sich dann ein Versatz zwischen der Mittenachse 94 und der Längsachse 96 des Gehäusemantels 76. Demgemäß nimmt der obere Elementabschluss 100 auch für die Elementbauformen nach den Figuren 1 und 2 eine Position ein, vergleichbar wie in Figur 3 gezeigt.

Nunmehr ist jedoch erfindungsgemäßer Bestandteil des Elementabschlussteils 100 der bereits beschriebene Steuerkörper 32 mit seinem Steuerkonus 34, gebildet aus den einzelnen segmentierten und schräg gestellten Steuerflächen 20 mit dem vorgebbaren Neigungswinkel x. Wird jetzt wie in Figur 3 angedeutet das Deckelteil 78 kopfseitig auf den Gehäusemantel 76 aufgeschraubt, gleiten innenumfangsseitige Führungsteile 104 am Deckelteil 78 auf die schräg gestellten Steuerflächen 20 auf und bei der Aufschraubbewegung führt dies dank der sphärischen Eagerung 24 zu einer Aufstellbewegung des Filterelementes als Ganzes in seine Funktionsposition, wie in der Figur 4 dargestellt. Um dies zu verdeutlichen, wurde der obere Elementabschluss eines konventionellen Filterelementes durch den erfindungsgemäßen Steuerkörper 32 ersetzt. Bei der dahingehenden Funktionsposition verläuft die Eängsachse 96 des Gehäusemantels 76 dann in koaxialer Richtung zur Mitten-Eängsachse 22 des Filterelementes als Ganzes; bei verbleibender Schrägstellung der Mittenachse 94 bezogen auf die bodenseitige Filterelementaufnahme 90 im Fluidführungsteil 80.

Die angesprochenen Führungsteile 104 im Deckelteil 78 sind bevorzugt an den Verlauf der einzelnen Steuerflächen 20 angepasst, so dass sich bevorzugt eine vertikale Ausrichtung in der Betriebs- oder Funktionsposition gemäß der Darstellung nach der Figur 4 ergibt. Die dahingehende Aufstellbewegung für das Filterelement aus der Einbauposition nach der Figur 3 in die Betriebs- oder Funktionsposition nach der Figur 4 erfolgt dabei über die angesprochenen Steuerflächen 20 des Steuerkörpers 32 an der oberen Endkappe 15 quasi automatisch und kontinuierlich durch fortschreitendes Aufschrauben des Deckelteils 78. Insbesondere kann die Aufrichtbewegung bevorzugt derart erfolgen, dass das Filterelement gemäß der Darstellung nach der Figur 4 in der Vertikalen ausgerichtet ist und dass zwischen dem Außenumfang des Elementmaterials 10 und dem Innenumfang des Gehäusemantels 76 ein gleicher radialer Abstand besteht. Aufgrund der selbsthemmenden, sphärischen Lagerung 24 bleibt diese vertikale Funktionsposition auch während des Filterbetriebs erhalten.

Die bereits angesprochene Figur 5 zeigt die dahingehende Einbausituation nach der Figur 4 in vergrößerter Darstellung. Wenn, wie in Figur 5 gezeigt, das Anschlussteil 18 mit seinem Außengewinde 16 bündig in das Innengewinde 92 der Filterelementaufnahme 90 eingeschraubt ist, behält das Anschlussteil 18 an seinem freien unteren Ende einen axialen Abstand zu einem ringförmigen Absatz 106 an der Filterelementaufnahme 90 bei. Für die angesprochene gezeigte Stellung weist die Filterelementaufnahme 90 auf der in Blickrichtung auf die Figur 5 gesehen linken Seite einen erhöhten Absatz 106 auf, der auf der rechten Seite kleiner ausfällt, so dass sich die Schrägstellung auf der Oberseite der Filterelementaufnahme 90 zwangsläufig ergibt. An der gegenüberliegenden Oberseite weist als Abschluss das Anschlussteil 18 eine quer verlaufende Anlagefläche 108 auf, die einstückiger Bestandteil des Anschlussteiles 18 ist und in etwa mittig zwischen dem Außengewinde 16 und dem Rohrkörper 62 mit seiner konvex verlaufenden Lagerfläche 64 angeordnet ist. Insoweit ist die Anlagefläche 108 im Durchmesser gegenüber dem Außengewinde 16 verbreitert und im voll eingeschraubten Zustand des Anschlussteiles 18 in der Filterelementaufnahme 90 stützt sich die Anlagefläche 108 mit ihrem unteren freien Ende an einem stirnseitigen oberen Rand 110 der stutzenförmigen Filterelementaufnahme 90 als deren Oberseite ab.

Auch die Figur 5 zeigt nochmals in verdeutlichter Weise die unterschiedlichen Anordnungen der Achsenführungen 94; 22, 96 zwischen den Bauteilen in der Betriebs- oder Funktionsposition. Zwischen der Unterseite der Anlagefläche 108 und dem sich anschließenden Außengewinde 16 kann noch ein Aufnahmeraum 1 12 für eine nicht dargestellte Ringdichtung vorhanden sein, die den Unfiltratraum gegenüber dem Filtratraum im Innern des Gehäuses 74 voneinander separiert.

In der gezeigten Betriebs- oder Funktionsposition nach den Figuren 4 und 5 stützt sich des Weiteren die mittels der Schwenklagerung oder sphärischen Lagerung 24 schwenkbar gehaltene untere Endkappe 13 mit ihrer Anlagefläche 109 auf der schräg gestellten Oberseite der Anlagefläche 108 ab, so dass die Endkappe 13 mit ihren Anlagefläche 109 eine horizontale Ausrichtung erfährt, was der Gesamtkonstruktion, insbesondere im Fi Itrationsbe- trieb erhöhte Stabilität gewährleistet und aufgrund dieser Abstützung ist auch die sphärische Lagerung 24 von Kräften während des Filtrationsbetriebes entlastet. Während das untere Anschlussteil 18 im Rahmen der Realisierung eines Einbau- oder Plagiatschutzes schräg gestellt ist, gleicht die sphärische Lagerung 24 diese Schrägstellung aus und mittels mindestens einer Steuerfläche 20 auf der gegenüberliegenden Elementseite wird das Filterelement als Ganzes von einer Einbaustellung automatisch in eine Betriebsstellung aufgerichtet. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1 . Filterelement mit einem Elementmaterial (10), das einen Innenraum (26) begrenzt und sich zwischen zwei Abschlussteilen (12, 14) erstreckt, von denen ein Abschlussteil (12) eine sphärische Lagerung (24) und ein fluidführendes Anschlussteil (18) aufweist, das in Richtung des Innenraumes (26) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Abschlussteil (14) mindestens eine Steuerfläche (20) aufweist, die jeweils unbetätigt das Elementmaterial (10) gegenüber dem Anschlussteil (18) in einer Einbauposition hält und die jeweils betätigt das Elementmaterial (10) gegenüber dem Anschlussteil (18) mittels der sphärischen Lagerung (24) in eine Funktionsposition bringt, die für das Filterelement kollisionsfrei ist.

2. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Steuerfläche (20) Teil eines Steuerkörpers (32) ist, der um einen vorgebbaren Überstand über das Elementmaterial (10) axial in die Umgebung vorragt und der eine vorgebbare Neigung aufweist, deren Neigungswinkel (x) derart gewählt ist, dass mit Betätigung des Steuerkörpers (32) selbsthemmend das Elementmaterial (10) mittels der sphärischen Lagerung (24) jeweils seine ihm bestimmte, kollisionsfreie Funktionsposition einnimmt.

3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (32) zu seiner freien Stirnseite hin einen Steuerkonus (34) aufweist, dessen mindestens eine Steuerfläche (20) mit einer Längsachse (22) des Elementmaterials (10) einen spitzen Winkel (x), von vorzugsweise kleiner 45°, besonders bevorzugt von 30°, einschließt.

4. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (32) einstückiger Bestandteil einer Endkappe (15) ist, die eine Elementaufnahme (36) für die stirnseitige Aufnahme des Elementmaterials (10) aufweist und dass der Steuerkörper (32) ausgehend von seiner jeweils geneigten Steuerfläche (20) in Richtung zur benachbarten Oberseite dieser Endkappe (15) in einen zylindrischen Absatz (42) übergeht.

5. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (32) mittig von einer Öffnung (44) für das Durchströmen von Fluid durchgriffen ist, die bevorzugt von einem Ventilschließglied (46) eines Bypassventiles (48) abdeckbar ist, das im Innenraum (26) des Elementmaterials (10) aufgenommen mit der benachbarten einen Endkappe (15), vorzugsweise rastbar, verbunden ist.

6. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (32) radial von Fluiddurchlässen (56) durchgriffen ist, die auf einer Seite in die Umgebung und auf der anderen gegenüberliegenden Seite in Richtung des Ventilschließgliedes (46) ausmünden.

7. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (32) koaxial zur Längsachse (22) des Elementmaterials (10) angeordnet, axial um eine vorgebbare Länge über die zuordenbare Endkappe (15) vorsteht, die kleiner, vorzugsweise um die Hälfte, besonders bevorzugt um ein Drittel kleiner, als der Durchmesser des Steuerkörpers (32) an seiner fußseitigen Übergangsstelle zu seiner Endkappe (15) ist.

8. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl zumindest die Oberseite der einen Endkappe (15) als auch der Steuerkörper (32) selbst als Rippenkonstruktion mit einer Vielzahl von Einzelrippen ausgebildet sind, und dass die geneigten Einzelrippen des Steuerkörpers (32) die jeweilige Steuerfläche (20) ausbilden.

9. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (18) des einen Abschlussteils

(12) eine Gewindestrecke (16) und eine quer dazu verlaufende Anlagefläche (108) aufweist, und dass die weitere Endkappe (13) des Elementmaterials (10) eine weitere Anlagefläche (109) aufweist, die in der Funktionsstellung mittels der sphärischen Lagerung (24) ver- schwenkt sich auf der einen Anlagefläche (108) teilweise abstützt.

10. Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärische Lagerung (24) eine festlegbare Lagerschale mit einer konvexen Lagerfläche (64) am Anschlussteil (18) aufweist, gegenüber der ein Schalenteil mit einer konkaven Lagerschale (66) der Endkappe (12) mit dem Elementmaterial (10) bewegbar geführt ist.