WO2009037246A1 - Filter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter (10) zur Reinigung von Flüssigkeiten. Der Filter (10) verfügt über ein Gehäuse mit einem Einlass (19) und einem Auslass (20), wobei zwischen dem Einlass (19) und dem Auslass (20) ein Filterelement (22) angeordnet ist. Weiterhin verfügt der Filter über ein Umgehungsventil (26), welches beim Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdruckes zwischen der Einlassseite und der Auslassseite einen Bypass-Strömungsweg öffnet. Das Umgehungsventil verfügt hierzu über einen Ventilkörper (27) und ein Spannmittel (28), wobei die Vorspannung des Spannmittels (28) zwischen dem Ventilkörper (27) und einem Gegenlager (29) variabel an den erforderlichen Öffnungsdruck anpassbar ist.

Description

Beschreibung

Filter

Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft einen Filter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

[0002] Es sind Filter bekannt, welche über ein Gehäuse mit einem darin ange¬

ordneten Filterelement verfügen. Das Gehäuse besteht aus einem Gehäu¬

setopf und einem Gehäusedeckel, wobei die Gehäuseteile dichtend mit¬

einander verbunden sind. Das Filterelement trennt einen im Gehäuse an¬

geordneten Einlass dichten von einem, ebenfalls am Gehäuse angeordne¬

ten Auslass. Weiterhin verfügen Filter über ein Umgehungsventil, durch

welches die zu reinigenden Flüssigkeiten von dem Einlass zu dem Aus¬

lass strömen können, wenn der Differenzdruck zwischen der einlassseiti-

gen Rohseite und der auslassseitigen Reinseite zu groß wird. Hierbei wer¬

den dann die Flüssigkeiten nicht durch das Filterelement gereinigt. Da der

maximal zulässige Differenzdruck an den jeweiligen Anwendungsfall an-

gepasst werden muss, sind hierzu speziell ausgelegte Ventile erforderlich,

welche sich in ihrer Baugröße und / oder ihren einzelnen Komponenten

unterscheiden. Hierzu ist eine große Komponentenvielfalt zu bevorraten,

um entsprechend ausgelegte Ventile herstellen zu können.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter mit einem Umgehungsventil be¬

reitzustellen, welcher einfach und kostengünstig an die jeweiligen Anwen¬

dungsfälle anpassbar ist. [0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Offenbarung der Erfindung

[0005] Der erfindungsgemäße Filter ist zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbe¬

sondere von Ölen oder Kraftstoffen in Kraftfahrzeugen vorgesehen.

[0006] Erfindungsgemäß verfügt der Filter über ein Umgehungsventil, welches

derart angeordnet ist, dass ab einem definierten Differenzdruck zwischen

der Einlassseite und der Auslassseite ein Bypass-Strömungsweg gebildet

wird, durch welchen Flüssigkeit von dem Einlass zu dem Auslass strömen

kann. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Filterelement

verschmutzt bzw. die Viskosität der zu reinigenden Flüssigkeit zu hoch ist

und zu wenig Flüssigkeit durch das Filterelement hindurch treten kann.

Das Umgehungsventil verfügt über einen Ventilkörper und ein Spannmit¬

tel, wobei das Spannmittel zwischen den Ventilkörper und ein Gegenlager

einbringbar ist.

[0007] Der Filter verfügt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung über ein Ge¬

häuse mit einem oder mehreren Einlassen und einem oder mehreren Aus¬

lässen. Ein- und Auslässe sind durch ein, in dem Gehäuse angeordnetes

Filterelement dichtend getrennt. Das Gehäuse ist durch einen Topf und ei¬

nen Deckel gebildet, wobei der Topf dichtend mit dem Deckel verbunden

ist. Der Topf und der Deckel bestehen vorzugsweise aus einem Metall¬

blech, welches mechanisch umformbar ist. Der Topf verfügt über einen

Topfboden und eine an den Topfboden anschließende, vorzugsweise zy- lindrisch ausgebildete Topfwand. In dem Topfboden sind Öffnungen angeordnet, welche als Einlasse und Auslässe ausgebildet sind. Die Ein- und Auslässe werden nach dem Umformvorgang des Topfes aus dem Topfboden ausgestanzt oder durch einen spanabhebenden Arbeitsgang heraus gearbeitet. Der Deckel ist als flüssigkeitsdichtes Blechteil ohne Öffnungen ausgebildet. Durch geeignete Umformvorgänge ist aus einer Blechscheibe ein fertig ausgestalteter Deckel herstellbar, welcher mit dem Topf dichtend verbindbar ist. Hierzu kann der Deckel vorzugsweise mit dem Topf dichtend verbördelt sein. Bei anderen Ausgestaltungen können die Ein- und Auslässe auch in den Deckel eingebracht sein. Hierbei verfügt dann der Topboden weder über einen Einlass noch einen Auslass für die gereinigte Flüssigkeit. Selbstverständlich kann jedoch eine Öffnung für den Austrag einer abgeschiedenen Flüssigkeit wie z. B. Wasser vorgesehen sein. Der Ventilkörper des Umgehungsventils kann beliebig, vorzugsweise als Kugel oder Scheibe, ausgestaltet sein. Das Spannmittel weist elastische Eigenschaften auf, wobei das Material selbst die erforderlichen elastischen Eigenschaften besitzen kann oder durch die geometrische Ausgestaltung z. B. als Feder die erforderliche Elastizität erreicht wird. Die Vorspannung des Spannmittels mit welcher das Spannmittel zwischen dem Ventilkörper und dem Gegenlager angeordnet ist, ist an den erforderlichen Öffnungsdifferenzdruck anpassbar. Bei einem geringen Öffnungsdifferenzdruck ist eine geringe Vorspannung des Spannmittels gewählt, so dass ein geringer Differenzdruck ausreichend ist, um den Ventilkörper von seinem Ventilsitz abzuheben und den Bypass-Strömungsweg freizugeben. Bei anderen Ausgestaltungen soll der Bypass-Strömungsweg erst bei höheren Differenzdrücken freigegeben werden. Hierzu wird das Spannmittel mit einer größeren Vorspannung zwischen den Ventilkörper und das Gegenlager eingebracht. Die größere Vorspannung kann durch eine veränderte Einbaulage des Spannmittels oder durch die Verwendung von zusätzlichen Bauteilen erzeugt werden.

[0009] Bei veränderten Einbaulagen kann das Spannmittel z. B. konisch ausgeführt sein und durch eine Drehung in einer anderen Position an dem Gegenlager zur Anlage kommen.

[0010] Bei anderen Ausgestaltungen können auch zusätzliche Distanzscheiben eingelegt werden, um die Distanz zwischen der Anlage an dem Gegenlager und dem Ventilkörper zu verringern.

[0011] Durch die variable Anpassung der Vorspannkraft des Spannmittels ist es möglich, den Öffnungsdruck des Umgehungsventils an die jeweils erforderlichen Bedingungen anzupassen, ohne dass die Bevorratung von unterschiedlichen Spannmitteln oder anderen Ventilteilen erforderlich ist. Somit reduzieren sich die Komponentenvielfalt und damit auch die Lagerhaltung, wodurch Kosten eingespart werden können.

[0012] Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das einstellbare Ventil eine Fertig- oder Endmontage des Filters erfolgen kann und nach der Fertigstellung des Filters der Öffnungsdruck des By- passventils kundenspezifisch oder typspezifisch justiert bzw. eingestellt wird. Bei Wechselfiltern oder auch bei Filterpatronen lässt sich dies durch ein einfaches Werkzeug, welches durch die Filterpatrone hindurch bewegt wird, justieren. Mit diesem Werkzeug kann das Gegenlager bzw. eine Einstellplatte in der entsprechenden Position verrastet werden.

[0013] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gegenlager in seiner axialen Lage variabel arretierbar. Hierbei wird dann der axiale Abstand zwischen dem Gegenlager und dem Ventilkörper derart verändert, dass die Vorspannung des Spannmittels indirekt an die erforderlichen Eigenschaften angepasst wird. Somit erübrigen sich zusätzliche Bauteile zur Einstellung der Vorspannkraft.

[0014] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gegenlager in Stufen variabel arretierbar. Hierbei können die Stufen als Absätze in dem Umgehungsventil ausgebildet sein, welche mit dem Gegenlager des Spannmittels z. B. in Form von Nut-und-Feder-Verbindungen zusammenwirken. Durch die Anordnung verschiedener Stufen ist eine gezielte Einstellung des Öffnungsdruckes möglich. Jeder Stufe ist ein spezieller Öffnungsdruck zuzuordnen und somit einfach einstellbar. Die einzelnen Stufen werden hierbei bereits bei der Entwicklung des Filters festgelegt und können bei der Montage einfach und ohne besondere Hilfsmittel exakt erreicht werden. [0015] Es ist vorteilhaft, dass Rastnasen vorgesehen sind, an welchen das Gegenlager arretierbar ist. Hierbei wird dann das Gegenlager in die jeweilige Position der Rastnasen gedrückt und so der für die jeweilige Vorspannung erforderliche axiale Abstand zwischen dem Gegenlager und dem Ventilkörper erzeugt. Hierbei sind Rastnasen einfach und kostengünstig herstellbare Geometrien insbesondere bei Kunststoffausführungen.

[0016] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Rastnasen an einem Stützkörper für das Filterelement angeordnet. Hierbei kann der Stützkörper dann einerseits die Funktion des Abstützens des Filterelements und andererseits die Funktion des Haltens des Gegenlagers erfüllen. Durch die Funktionsintegration können zusätzliche Bauteile entfallen.

[0017] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Stützkörper mit einer Endscheibe des Filterelementes verbunden. Somit ist eine exakte Positionierung des Stützkörpers zu dem Filterelement erreicht. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Umgehungsventil zumindest teilweise innerhalb des Filterelements angeordnet ist. Hierbei ist bei einer besonderen Ausgestaltung der Stützkörper einteilig mit der Endscheibe ausgeführt, wodurch die Bauteilanzahl reduziert ist.

[0018] Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Gegenlager als Scheibe ausgebildet. Somit kann das Gegenlager einfach hergestellt und in Aufnahmen insbesondere Rastnasen montiert werden. Derartige Scheiben können einfach und kostengünstig z. B. aus Kunststoff im Spritz -

gussprozess hergestellt oder aus dünnen Metallblechen ausgestanzt wer¬

den.

[0019] Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Spannmittel

eine vorzugsweise zylindrische Spiralfeder, welche zwischen dem Ventil¬

körper und dem Gegenlager angeordnet ist. Spiralfedern insbesondere

Spiraldruckfedern sind einfach und kostengünstig herstellbar. Weiterhin

sind Spiralfedern einfach montierbar.

[0020] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der

Ventilkörper eine Kunststoffscheibe, welche bei geschlossenem Umge¬

hungsventil auf einem Kunststoffventilsitz dichtend aufliegt. Diese Ausge¬

staltung ist besonders kostengünstig, da die Bauteile des Umgehungsven¬

tils einfach im Kunststoffspritzguss gefertigt werden können. Der Kunst¬

stoffventilsitz kann hierbei an die Endscheibe angeformt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0021] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figur

erläutert. Hierbei zeigt:

Figur 1 einen Filter in perspektivischer Ansicht im Teilschnitt,

Figur 2 die Einzelteile eines Bypassventils und

Figur 3 ein Bypassventil zum Einsetzen in einen Filter.

Ausführungsform(en) der Erfindung

[0022] In Figur 1 ist ein Filter 10 in perspektivischer Ansicht im Teilschnitt darge¬

stellt. Der Filter 10 verfügt über einen Topf 11 und einen Deckel 12. Der Topf 11 bildet gemeinsam mit dem Deckel 12 ein Gehäuse, welches im Wesentlichen die Außengeometrie des Filters 10 darstellt. Der Topf 11 ist über eine flüssigkeitsdichte Bördelverbindung 13 mit dem Deckel 12 verbunden. Der Topf 11 weist mit seinem offenen Ende in die Richtung, die durch den Deckel 12 verschlossen wird. Der Topf 11 verfügt über einen geschlossenen zylindrischen Umfangsbereich 14, welcher im oberen Bereich des Topfes 11 in einen Topfboden 15 übergeht. Im Übergangsbereich des Umfangsbereichs zu dem Topfboden 15 ist eine Dichtungssicke 16 angeordnet, auf weiche eine Dichtung 17 aufgesteckt oder aufvulkan isiert ist. Zur Abstützung der Dichtung 17 ist ein Außenring 18 vorgesehen, welcher verhindert, dass die Dichtung 17 in montiertem Zustand radial nach außen entweicht und so Leckagen verursacht. Der Außenring 18 kann mit dem Topf 11 verschweißt oder verklebt sein, wodurch er unlösbar mit dem Topf 11 verbunden ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Topf einteilig herzustellen. In dem Topfboden 15 sind mehrere, verteilt angeordnete Einlassöffnungen 19 vorgesehen, durch welche die zu reinigende Flüssigkeit in den Filter 10 einströmen kann. Weiterhin verfügt der Topfboden 15 über einen zentral angeordneten Auslass 20, welcher in seinem Inneren ein Innengewinde 21 zur Befestigung des Filters 10 an einem Adapter mit Außengewinde (nicht dargestellt) aufweist. Im Inneren des Gehäuses ist ein Filterelement 22 derart angeordnet, dass die Einlassöffnungen 19 dichtend von dem Auslass getrennt sind. Das FiI- terelement 22 verfügt hierzu über ein Filtermedium 23, welches bei diesem Ausführungsbeispiel zickzackförmig gefaltet und sternförmig geschlossen ist. An den stirnseitigen Enden des Filtermediums 23 sind Endscheiben 24 aus Kunststoff oder Nitrilkautschuck angeordnet. An der oberen Endscheibe 24 ist zwischen dem Außenumfang des nach innen gezogenen Auslasses 20 und dem Innendurchmesser der Endscheibe 24 eine Rücklaufsperrmembran 25 dichtend angeordnet. Im Bereich der unteren Endscheibe 24 ist ein Umgehungsventil 26 angeordnet, welches in das Innere des Filterelementes 22 hineinragt. Das Umgehungsventil 26 verfügt über einen scheibenförmigen Ventilkörper 27 und ein Spannmittel 28, welches als Spiraldruckfeder aus gewickeltem Metalldraht ausgebildet ist. Das Spannmittel 28 stützt sich an einem scheibenförmigen Gegenlager 29 ab. Das Gegenlager 29 ist mit drei, am Umfang verteilt angeordneten Rastnasen 30 in seiner Axialrichtung fixiert. Die Rastnasen 30 sind an Stegen 31 , welche einteilig mit einem Stützkörper 32 für das Filterelement ausgeführt sind, angeordnet. Der Stützkörper 32 ist ohne nennenswerten Druckverlust für das gereinigte Fluid durchströmbar. An den Stegen 31 sind in definierten axialen Abständen A weitere Rastnasen 30' angeordnet, an welchen das Gegenlager 29 fixierbar ist. Der Ventilkörper 27 verfügt über Aussparungen 33, mit welchen der Ventilkörper 27 entlang der Stege 31 geführt ist. Somit ist ein Verdrehen des Ventilkörpers 27 verhindert. Innerhalb der Stege 31 verfügt der Stützkör- per 32 über einen ringförmig umlaufenden Ventilsitz 34, auf welchem der Ventilkörper 27 im geschlossenen Zustand dichtend aufliegt.

[0024] Im dargestellten Zustand ist das Spannmittel 28 mit einer geringen Vorspannung zwischen den Ventilkörper 27 und das Gegenlager 29 eingebracht, wodurch das Umgehungsventil 26 mit einem geringen Differenzdruck offenbar ist . Bei einem alternativen Montagezustand (nicht dargestellt) ist das Gegenlager 29 an beabstandet angeordneten Rastnasen 30' fixiert, wodurch die Vorspannkraft des Spannmittels 28 erhöht ist. Das Umgehungsventil 26 öffnet somit erst bei einem höheren Differenzdruck.

[0025] Zur Montage des Umgehungsventils 26 wird zuerst der Ventilkörper 27 auf den Ventilsitz 34 aufgebracht. Hierbei wird der Ventilkörper 27 mit seinen Aussparungen 33 entlang der Stege 31 geführt. Anschließend wird das Spannmittel 28 auf den Ventilkörper 27 aufgelegt und mit dem Gegenlager 29 an den Ventilkörper 27 angedrückt. Das Gegenlager 29 verfügt ebenfalls über Aussparungen 33, welche mit den Stegen 31 korrespondieren. Bei der Montage wird das Gegenlager 29 in die Rastnasen 30 hineingedrückt, wodurch die Stege 31 mit den daran angeordneten Rastnasen 30 radial nach außen federn und beim Zurückfedern das Gegenlager 29 in axialer und radialer Richtung fixieren. Um eine größere Vorspannung des Spannmittels 28 zu erreichen, wird das Gegenlager 29 weiter hinunter gedrückt, bis die Stege 31 erneut radial nach außen federn und das Gegenlager 29 unter die Rastnasen 30' gleitet. Nach dem Zurückfedern der Ste- ge 31 ist das Gegenlager 29 an den Rastnasen 30' fixiert, wodurch der Abstand zwischen dem Gegenlager 29 und dem Ventilkörper 27 verkürzt ist und das Spannmittel 28 eine größere Vorspannung aufweist. Damit wird der Öffnungsdruck größer, als in der durch die Figur dargestellten Einbaulage. Die Abstände, Anzahl und Anordnung der Rastnasen 30 ist abhängig von der zu erreichenden Vorspannung. Hierbei können selbstverständlich mehr oder weniger als drei Stufen vorgesehen werden.

[0026] Figur 2 zeigt die Einzelteile eines Bypassventils. An einer Ventilplatte 41 sind drei Stege 38, 39, 40 angeordnet. Diese Stege weisen jeweils eine Mikroverzahnung auf. Innerhalb der Stege wird ein Ventilteller 36 eingefügt, der die Öffnung der Ventilplatte 41 verschließen kann. Der Ventilteller hat Kontakt mit einer Druckfeder 35. Diese wird auf ihrer dem Ventilteller gegenüberliegenden Seite mit einer Einstellplatte 37 abgeschlossen. Die Einstellplatte weist drei Führungen für die Stege 38. 39, 40 auf. Die Stege werden durch die Führungen hindurch geschoben. Ein entsprechender Rastmechanismus innerhalb der Führungen sorgt dafür, dass die Einstellplatte lediglich nach unten, d.h. in Richtung der Ventilplatte bewegt werden kann, jedoch nicht mehr abziehbar ist. Dieses Ventil wird in einem Filterelement eingefügt.

[0027] Figur 3 zeigt das montierte Ventil, welches über die Ventilplatte 41 mit der Endscheibe eines Filterelementes verbunden werden kann. Nach dem Einbau in das Filterelement lässt sich der Öffnungsdruck für das Umge- hungsventil durch ein Verschieben der Einstellplatte in Richtung auf den

Ventilteller 36 justieren.

Claims

Ansprüche

1. Filter, insbesondere für Schmieröl einer Brennkraftmaschine mit einem Umgehungsventil, das ab einem definierten Differenzdruck einen Bypass- Strömungsweg zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Filters bildet, wobei das Umgehungsventil über einen Ventilkörper und ein Spannmittel verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel zw ischen den Ventilkörper und ein Gegenlager einbringbar ist, wobei die Vorspannung des Spannmittels zwischen dem Ventilkörper und dem Gegenlager anpassbar ist.

2. Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager in seiner axialen Lage variabel arretierbar ist.

3. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rastnasen vorgesehen sind, an welchen das Gegenlager arretierbar ist.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnasen an einem Stützkörper angeordnet sind.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper mit einer Endscheibe des Filterelementes verbunden ist.

6. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, wobei das Gehäuse über einen Einlass und einen Auslass verfügt und das Filterelement den Einlass von dem Aus- lass trennt.

7. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager als Scheibe ausgebildet ist.

8. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel eine Spiralfeder ist, welche zwischen dem Ventilkörper und dem Gegenlager angeordnet ist.

9. Filter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (35) als Spannmittel ausgebildet ist und zwischen Ventilteller (36) und einer Einstellplatte (37) eingespannt ist, wobei die Einstellplatte an wenigstens drei Stegen (38, 39, 49), insbesondere über eine Mikroverzahnung, rast- und einstellbar ist.

10. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (38, 39, 40) an einer Ventilplatte (41) befestigt sind und diese Ventilplatte mit der Endscheibe (24) verbunden ist oder die Endscheibe bildet.

11. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung des Ventilöffnungsdruckes nach der Endmontage bzw. Fertigmontage des Filters erfolgt.

12. Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper eine Kunststoffscheibe ist, welche bei geschlossenem Umgehungsventil auf einem Kunststoffventilsitz dichtend aufliegt.