DE102006034943A1

DE102006034943A1 - Filtersystem für Fluide

Info

Publication number: DE102006034943A1
Application number: DE102006034943A
Authority: DE
Inventors: Norbert Sann
Original assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Current assignee: Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-01-31
Also published as: JP2009544461A; EP2046474A1; JP2012096230A; JP5426646B2; US20090321341A1; CN101495207A; JP5016042B2; WO2008011935A1

Abstract

Ein Filtersystem für Fluide, mit einem Fluidbehälter (3), insbesondere in Form eines Hydrauliktanks, und einem in dieses einbaubaren Filterelement (1), das ein fluiddurchlässiges, von einem Filtermedium (27) umgebenes Stützrohr (23) aufweist, das einen inneren Fluidraum (21) bildet, der an einem Ende durch eine Endkappe (39) geschlossen ist, wobei das Stützrohr (23) an seinem anderen, offenen Ende am Rand einer Zugangsöffnung (5) des Fluidbehälters (3) festlegbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Endkappe (39) des Filterelementes (1) ein Zentrierteil (41) vorhanden ist und dass mit der Wand des Fluidbehälters (3) ein Positionierteil (13) verbunden ist, das in Zusammenwirkung mit dem Zentrierteil (41) der Endkappe (39) das in den Fluidbehälter (3) eingebaute Filterelement (1) zentriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtersystem für Fluide, mit einem Fluidbehälter, insbesondere in Form eines Hydrauliktanks, und einem in diesen einbaubaren Filterelement, das ein fluiddurchlässiges, von einem Filtermedium umgebenes Stützrohr aufweist, das einen inneren Fluidraum bildet, der an einem Ende durch eine Endkappe geschlossen ist, wobei das Stützrohr an seinem anderen, offenen Ende am Rand einer Zugangsöffnung des Fluidbehälters festlegbar ist.
Derartige Filtersysteme sind in einer Vielzahl von Bau- und Ausführungsformen auf dem Markt erhältlich. Sie dienen dabei unter anderem dazu, Verschmutzungen in Fluiden, wie Hydrauliköl, aus diesen heraus zu filtrieren. Verschmutzungen des Hydrauliköles erfolgen bei der Montage und bei der Inbetriebnahme der jeweiligen Hydraulikanlage, und neben dieser Anfangsverschmutzung kann es zu Verschmutzungen während des Betriebes kommen, beispielsweise durch Eindringen von Schmutz am Hydrauliktank aufgrund unzureichender Tankbelüftung, Rohrdurchführungen, Kolbenstangenabdichtungen und dergleichen mehr. Sofern es bei Hydraulikanlagen von Arbeitsmaschinen, wie Erdbewegungsmaschinen, Baggern oder dergleichen, zu Verschmutzungen innerhalb des im Hydrauliktank bevorrate ten Fluids kommt, kann es zweckmäßig sein, die Filtration unmittelbar im Bereich des Hydrauliktanks zu veranlassen, beispielsweise indem man das Filterelement direkt in den Tank einbaut, wobei das aus dem Tankinhalt entnommene Hydrauliköl zur Abfiltrierung von Verschmutzungen unmittelbar das Filtermedium des Filterelementes durchströmt und das derart abgereinigte Fluid dann wieder dem Tankinhalt zugeführt wird. Bei diesen Lösungen reinigt das Filtersystem nur den Tankinhalt. Es sind aber auch Lösungen denkbar, bei denen das Filtersystem entsprechend abfiltriertes und gereinigtes Fluid in einen Hydraulikkreislauf der Arbeitsmaschine fördert, um von dort das Fluid in den Tank rückzufördern, das bei einem derartigen Umlauf im Hydraulikkreis eine Verschmutzung auch mit Feststoffteilen erfahren kann.
Für ein zufriedenstellendes Betriebsverhalten derartiger Filtersysteme müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt sein. Zum einen muss im Hinblick auf ausreichende Betriebssicherheit, insbesondere auch unter dynamischen Belastungen (Schwingungen) eine zuverlässige Lagesicherung des Filterelements innerhalb des Tankes gewährleistet sein. Andererseits muss im Interesse der Wartungsfreundlichkeit der Austausch verbrauchter Filterelemente einfach und bequem möglich sein. Bei den bekannten Filtersystemen sind die einander widerstrebenden Anforderungen, nämlich ausreichend sichere Verankerung des Filterelementes und leichte und bequeme Auswechselbarkeit, nicht gleichzeitig erfüllt. Bei den bekannten Lösungen sind bei einem Wechsel des Filterelementes mühsame und zeitraubende Maßnahmen in Zusammenhang mit der Demontage und Montage von Verankerungseinrichtungen für das Filterelement durchzuführen.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Filtersystem in Form eines sogenannten In-Tank-Systems zur Verfügung zu stellen, bei dem trotz einwandfreier Lagesicherung des Filterelementes dessen Austausch einfach und bequem durchführbar ist und sich das Filtersystem überdies durch eine besonders einfache, kostengünstig herstellbare Bauweise auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Filtersystem gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass in Zusammenwirkung zwischen einem Zentrierteil an der Endkappe des Filterelementes und einem mit der Wand des Fluidbehälters verbundenen Positionierteil eine stirnseitige Zentrierung des Filterelementes gebildet ist. Somit kann der Eingriff zwischen Zentrierteil und Positionierteil durch das Einführen des Filterelementes durch die Zugangsöffnung hindurch und das Lösen des Zentriereingriffs durch das Herausnehmen des Filterelementes aus der Zugangsöffnung erfolgen. Die stirnseitige Zentrierung des Filterelementes an der Endkappe, d. h. an dem der Zugangsöffnung entgegengesetzten Ende des Stützrohres, ergibt in Zusammenwirkung mit der an der Zugangsöffnung vorgesehene Festlegung des öffnungsseitigen Endes des Stützrohres eine betriebssichere Lagefixierung, d. h. eine sichere Halterung des Filterelementes auch bei auftretenden dynamischen Belastungen. Trotz einfacher Bauweise bietet die Erfindung aufgrund der einfach herzustellenden und zu lösenden Verankerung bei Austauschvorgängen des Filterelementes den Vorteil der vereinfachten Wartung.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen, bei denen der Fluidbehälter aus einem Kunststoffwerkstoff geformt ist, kann das Positionierteil durch eine Verformung der Wand des Fluidbehälters gebildet sein. Derartige Ausführungsbeispiele sind besonders einfach und kostengünstig herstell bar, beispielsweise indem der Behälter in einem Blasformverfahren oder nach dem bekannten Rotationsformverfahren hergestellt wird, wobei für größere Behälter, wie Tanks für Hydraulikflüssigkeiten, beispielsweise PE- oder PA-Kunststoffmaterial benutzt werden kann.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Zentrierteil durch eine Vertiefung der Endkappe des Filterelementes gebildet ist und zur Bildung des Positionierteiles die Wand des Fluidbehälters eine Verformung in Gestalt eines Topfes aufweist, dessen Boden zusammen mit den angrenzenden Seitenwänden einen ins Behälterinnere ragenden Zapfen für den Zentriereingriff mit der Vertiefung bildet, ist bei einfachster Bauweise eine besonders betriebssichere Verankerung des Filterelementes gewährleistet.
Derartige Ausführungsbeispiele zeichnen sich zudem durch eine besonders gute Bedienungsfreundlichkeit aus, wenn die Anordnung so getroffen ist, dass der Zapfen in seinem im Behälterinneren gelegenen Endabschnitt eine den Zapfendurchmesser verringernde Abschrägung aufweist. Dadurch erfolgt, ohne dass besondere Aufmerksamkeit hierauf gerichtet werden muss, beim Einschieben eines Filterelementes in den Behälter ein sicherer Zentriereingriff beim Heranbewegen der Endkappe des Filterelementes an den abgeschrägten Zapfen.
Anstelle eines durch eine Vertiefung in der Endkappe gebildeten Zentrierteiles kann alternativ das Zentrierteil durch einen nasenartigen Fortsatz der Endkappe des Filterelementes gebildet sein, der einen U-Profilabschnitt aufweist, der in Zusammenwirkung mit einer als Positionierteil dienenden, an der Wand des Fluidbehälters nach innen vorstehenden, in das U-Profil eingreifenden Rippenstruktur das eingebaute Filterelement zentriert.
Wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel, wo die Endkappe eine Randeinfassung für das zugeordnete Ende des Filtermediums bildet, kann auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fortsatz an dem eine Randeinfassung für den zugeordneten Endbereich des Filtermediums bildenden Endrand der Endkappe angebracht sein.
Ebenso wie der als Positionierteil dienende Zapfen des ersten Ausführungsbeispieles kann auch die das Positionierteil bildende Rippenstruktur des zweiten Ausführungsbeispieles durch einen integralen Wandteil des Behälters gebildet sein, wobei die Rippenstruktur durch einen länglichen, ins Behälterinnere eingezogenen Wandteil des Fluidbehälters gebildet sein kann und wobei der eingezogene Wandteil mit seiner Außenseite in der Wand des Fluidbehälters eine in Richtung der Rippenstruktur verlaufende Nut bildet, die an zwei aneinander angrenzenden Seiten des Fluidbehälters offen ist. Dadurch ist im Behälterinneren eine Rippe gebildet, die im Abstand vom Behälterboden von einer Seitenwand des Behälters weg verläuft, sich also quer zur Einschieberichtung des von der Behälteroberseite her eingeführten Filterelementes erstreckt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein die Merkmale des Anspruches 10 aufweisendes Filterelement für das erfindungsgemäße Filtersystem.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 einen leicht schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Filtersystems;
2 eine gegenüber 1 stark vergrößerte Teildarstellung des in 1 mit II bezeichneten Bezirks;
3 eine aufgebrochen und schematisch vereinfacht gezeichnete.
Schrägansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Filtersystems;
4 einen gegenüber 3 vergrößert gezeichneten Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie IV-IV von 3;
5 einen leicht schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt lediglich des Filterelementes des Ausführungsbeispieles von 3 und 4 und
6 eine gegenüber 5 leicht vergrößert gezeichnete perspektivische Schrägansicht des Filterelementes.
In der Zeichnung verdeutlichen 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filtersystems in Form eines sogenannten In-Tank-Filtersystemes, bei dem ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Filterelement in einen Hydrauliktank 3 eingebaut ist. Bei diesem handelt es sich um einen Kunststofftank, der nach dem bekannten Rotationsformverfahren (vgl. Schaab/Stoeckhert, „Kunststoff Maschinenführer", Seite 561-564) aus einem für größere Behälter geeigneten Kunststoffwerkstoff hergestellt ist, wobei an der Oberseite eine Zugangsöffnung 5 beim Vorgang des Rotationsformens gebildet ist. Beim gezeigten Beispiel ist die Zugangsöffnung 5 konzentrisch zu einer zentralen Hochachse 7 (Rotationsachse bezüglich des Formverfahrens). An dem der Öffnung 5 entgegengesetzten Boden 9 des Tanks 3 ist, ebenfalls beim Rotationsformverfahren, ein zur Achse 7 konzentrischer, ins Innere 11 des Tankes 3 vorspringender Zapfen 13 ausgebildet, der die Gestalt eines Topfes aufweist, dessen Boden 15 zusammen mit der angrenzenden Seitenwand 17 einen zur Achse 7 konzentrischen Positionierkörper bildet. Wie am deutlichsten aus 2 zu ersehen ist, weist die Seitenwand 17 des Zapfens 13 in dem an den Boden 15 angrenzenden Endbereich eine Abschrägung 19 auf, die den Außendurchmesser des Zapfens 13 im Endbereich verringert.
Das Filterelement 1 weist in der bei derartigen Filtereinrichtungen üblichen Weise ein einen inneren Fluidraum 21 bildendes Stützrohr 23 auf, das aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist und, wie aus 2 erkennbar ist, Fluiddurchlässe aufweist, von denen lediglich in 2 einer mit 25 bezeichnet ist. Das Stützrohr 23 ist auf der Außenseite von einem Filtermedium 27 umgeben, das einen für den jeweiligen Filtrationsvorgang geeigneten, an sich bekannten Aufbau hat. An demjenigen Ende des Filterelementes 1, das bei Einbau in den Tank 3 der Zugangsöffnung 5 zugeordnet ist, ist das Stützrohr 23 zusammen mit dem zugehörigen Ende des Filtermediums 27 mit einem Elementdeckel 29 verbunden. Der Deckel 29, bei dem es sich beim vorliegenden Beispiel um ein Druckgußteil aus einer Aluminiumlegierung handelt, weist eine zentrale Öffnung 31 zur Bildung eines nicht dargestellten Fluidanschlusses auf. An der Unterseite des Deckels 29, die bei Einbau in den Tank 3 dem Tankinneren 11 zugewandt ist, ist die Öffnung 31 von einer konzentrischen Ringnut 33 umgeben. Diese bildet einen Sitz für das betreffende Ende des Stützrohres 23 und des Filtermediums 27, wobei im Sitz eine Verbindung mittels eines Epoxid-Klebers vorhanden ist. Außenseitig bildet der Deckel 29 einen Flanschrand 35, der an der Außenseite des Tanks 3 lösbar anbringbar ist, wobei der Flanschrand 35 eine Einfassung für ein Dichtelement 37 bildet.
Das der Öffnung 31 entgegengesetzte Ende des Filterelementes 1 ist durch eine Endkappe 39 verschlossen. Diese ist so geformt, dass eine sich in den Fluidraum 21 erstreckende Vertiefung 41 gebildet wird, deren Seitenwand 43 sich entlang der Innenseite des Endabschnittes des Stützrohres 23 erstreckt. Der Teil der Endkappe 39 der sich an die Seitenwand 43 der Vertie fung 41 anschließt, bildet eine Randeinfassung 45, die das Stützrohr 23 und das Ende des Filtermediums 27 einfaßt.
Wie bereits erwähnt, gestaltet sich bei der beschriebenen Bauweise der Austausch des Filterelementes 1 äußerst einfach, da beim Einbau des Filterelementes 1 dieses lediglich im Zuge einer Einschiebebewegung durch die Zugangsöffnung 5 des Tankes 3 eingeschoben und auf den als Positionierteil dienenden Zapfen 13 aufgeschoben zu werden braucht, wobei der Eingriff zwischen der als Zentrierteil wirkenden Vertiefung 41 der Endkappe 39 und dem als Positionierteil dienenden Zapfen 13 hergestellt wird. Aufgrund der am Zapfen 13 endseits vorgesehenen Abschrägung 19 erfolgt ein sicherer Zentriereingriff, auch wenn ein gewisser Fluchtungsfehler beim Einschiebevorgang vorhanden sein sollte. Gleichzeitig ist durch die dem Deckel 29 entgegengesetzte Zentrierung des Filterelementes 1 dessen einwandfreie Lagesicherung im Tank gewährleistet, selbst wenn der Tank 3 dynamischen Belastungen ausgesetzt ist, beispielsweise Erschütterungen oder Vibrationen.
3 bis 6 verdeutlichen ein zweites Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung sind Teile des zweiten Ausführungsbeispieles, die solchen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen mit gleichen Bezugszahlen wie beim ersten Beispiel bezeichnet. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht lediglich in der unterschiedlichen Bauweise des an der Endkappe 39 des Filterelementes 1 vorhandenen Zentrierteiles und der entsprechend andersartigen Gestaltung des Positionierteiles an der Wand des Tanks 3. Anstelle des beim ersten Ausführungsbeispiel am Boden 9 aus der Wand des Tanks 3 nach innen verformten topfartigen Zapfens 13 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Verformung der Wand des Tankes 3 in Form einer rippenartigen Struktur 47 (siehe 3) vorgesehen, die von ei ner Seitenwand 49 ausgehend ins Innere 11 des Tanks 3 vorspringt, wobei sie im Abstand vom Boden 9 eine gerade verlaufende Rippe bildet. Diese Verformung der Wand des Tanks 3 bildet an dessen Außenseite eine schmale Vertiefung in Form einer Nut 51, die an der Außenseite des Bodens 9 und an der Außenseite der Seitenwand 49 offen ist.
Als auf die Rippenstruktur 47 aufschiebbares Zentrierteil ist an der Endkappe 39, die am Filterelement 1 ebenfalls eine Randeinfassung für das Ende des Filtermediums 11 und des Stützrohres 23 bildet, ein Fortsatz 53 vorgesehen, der nasenartig so gestaltet ist, dass ein U-Profilabschnitt 55 gebildet ist. Wie aus 3 und 4 zu entnehmen, ist der Fortsatz 53 auf die rippenartige Struktur 47 so aufschiebbar, dass durch Eingriff in den U-Profilabschnitt 55 ein Zentriereingriff erfolgt. Wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gestaltet sich auch bei dem Beispiel von 3 bis 6 der Vorgang des Elementwechsels einfach, bequem und sicher, indem beim Einführen des Filterelementes 1 durch die Zugangsöffnung 5 des Tanks 3 der als Zentrierteil dienende Fortsatz 53 auf die als Positionierteil dienende, rippenartige Struktur 47 aufgeschoben wird. Der Zentriereingriff führt zu der erwünschten Lagesicherung des Filterelementes 1 im Inneren 11 des Tankes 3. Der Fortsatz 53 kann an die Endkappe 39 einstückig angeformt oder als separates Teil mit der Endkappe 39, beispielsweise durch einen Epoxid-Kleber, verbunden sein.

Claims

Filtersystem für Fluide, mit einem Fluidbehälter (3), insbesondere in Form eines Hydrauliktanks, und einem in diesen einbaubaren Filterelement (1), das ein fluiddurchlässiges, von einem Filtermedium (27) umgebenes Stützrohr (23) aufweist, das einen inneren Fluidraum (21) bildet, der an einem Ende durch eine Endkappe (39) geschlossen ist, wobei das Stützrohr (23) an seinem anderen, offenen Ende am Rand einer Zugangsöffnung (5) des Fluidbehälters (3) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Endkappe (39) des Filterelementes (1) ein Zentrierteil (41; 53) vorhanden ist und dass mit der Wand des Fluidbehälters (3) ein Positionierteil (13; 47) verbunden ist, das in Zusammenwirkung mit dem Zentrierteil (41; 53) der Endkappe (39) das in den Fluidbehälter (3) eingebaute Filterelement (1) zentriert.
Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidbehälter (3) aus einem Kunststoffwerkstoff geformt ist und dass das Positionierteil (13; 47) durch eine Verformung der Wand des Fluidbehälters (3) gebildet ist.
Filtersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierteil durch eine Vertiefung (41) der Endkappe (39) des Filterelementes (1) gebildet ist und dass zur Bildung des Positionierteiles die Wand des Fluidbehälters (3) eine Verformung in Gestalt eines Topfes aufweist, dessen Boden (15) zusammen mit der angrenzenden Seitenwand (17) einen ins Behälterinnere (11) ragenden Zapfen (13) für den Zentriereingriff mit der Vertiefung (41) der Endkappe (39) bildet.
Filtersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (43) der Vertiefung (41) in der Endkappe (39) durch einen Wandabschnitt derselben gebildet ist, der sich vom Endrand des Stützrohres (23) entlang dessen Innenseite axial in den inneren Fluidraum (21) erstreckt.
Filtersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich an die Seitenwand (43) der Vertiefung (41) anschließende Teil der Endkappe (39) eine Randeinfassung (45) bildet, die das Filtermedium (27) an seinem Ende und im Endbereich seiner Außenseite einfaßt.
Filtersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (13) in seinem im Behälterinneren (11) gelegenen Endabschnitt eine den Zapfendurchmesser verringernde Abschrägung (19) aufweist.
Filtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierteil durch einen nasenartigen Fortsatz (53) der Endkappe (39) des Filterelementes (1) gebildet ist, der einen U-Profilabschnitt (55) aufweist, der in Zusammenwirkung mit einer als Positionierteil dienenden, an der Wand des Fluidbehälters (3) nach innen vorstehenden, in das U-Profil (55) eingreifenden Rippenstruktur (47) das eingebaute Filterelement (1) zentriert.
Filtersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (53) an dem eine Randeinfassung für den zugeordneten Endbereich des Filtermediums (27) bildenden Endrand der Endkappe (39) angebracht ist.
Filtersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die das Positionierteil bildende Rippenstruktur (47) durch einen länglichen, ins Behälterinnere (11) eingezogenen Wandteil des Fluidbehälters (3) gebildet ist, wobei der eingezogene Wandteil mit seiner Außenseite in der Wand des Fluidbehälters (3) eine in Richtung der Rippenstruktur (47) verlaufende Nut (51) bildet, die an zwei aneinander angrenzenden Seiten des Fluidbehälters (3) offen ist.
Filterelement für ein Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem fluiddurchlässigen, von einem Filtermedium (27) umgebenen Stützrohr (23), das einen inneren Fluidraum (21) bildet, der an einem Ende durch eine Endkappe (39) geschlossen ist, wobei das Stützrohr (23) an seinem anderen offenen Ende am Rand einer Zugangsöffnung (5) eines zugeordneten Fluidbehälters (3) festlegbar ist und wobei an der Endkappe (39) ein Zentrierteil (41; 53) vorhanden ist, um in Zusammenwirkung mit einem mit der Wand des Fluidbehälters (3) verbundenen Positionierteil (13; 47) eine Zentrierung des im Fluidbehälters (3) aufgenommenen Filterelementes (1) zu bilden.