DE102011005106A1

DE102011005106A1 - Umgehungsventil, Einrichtung mit Umgehungsventil und Filtereinsatz der Einrichtung

Info

Publication number: DE102011005106A1
Application number: DE201110005106
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ardes
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US9555350B2; CN103476476A; CN103476476B; US20130327429A1; WO2012110411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umgehungsventil (5) einer von einem fluiden Medium durchströmten, einen veränderlichen Strömungswiderstand aufweisenden Einrichtung (1), bestehend aus einem Ventilsitz (53) und einem mit dem Ventilsitz (53) zusammenwirkendeg beaufschlagten Ventilkörper (52), der durch eine einen vorgebbaren Grenzwert überschreitende Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite (10) und Abströmseite (11) des Umgehungsventils (5) in Öffnungsrichtung bewegbar ist, wobei durch den Ventilsitz (50) ein die Anströmseite (10) und die Abströmseite (11) des Umgehungsventils (5) unter Umgehung der Einrichtung (1) verbindender Umgehungsströmungsweg (50) verläuft. Das erfindungsgemäße Umgehungsventil ist dadurch gekennzeichnet, dass im Umgehungsströmungsweg (50) ein Siebelement (4) angeordnet ist und dass der Ventilkörper (52) zwei unterschiedliche, von der Mediumdruckdifferenz abhängige Öffnungsstellungsbereiche aufweist, wobei in einem ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) bei einer geringeren Mediumdruckdifferenz der gesamte Querschnitt des Umgehungsströmungsweges (50) von dem Siebelement (4) überdeckt ist und wobei in einem zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) bei einer größeren Mediumdruckdifferenz zusätzlich ein siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt (51) freigegeben ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung (1) mit einem solchen Umgehungsventil (5) und einen Filtereinsatz (3) einer solchen Einrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft als ersten Gegenstand ein Umgehungsventil einer von einem fluiden Medium durchströmten, einen veränderlichen Strömungswiderstand aufweisenden Einrichtung, bestehend aus einem Ventilsitz und einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, durch eine Vorbelastungskraft in Schließrichtung beaufschlagten Ventilkörper, der durch eine einen vorgebbaren Grenzwert überschreitende Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite und Abströmseite des Umgehungsventils in Öffnungsrichtung bewegbar ist, wobei durch den Ventilsitz ein die Anströmseite und die Abströmseite des Umgehungsventils unter Umgehung der Einrichtung verbindender Umgehungsströmungsweg verläuft. Als zweiten Gegenstand betrifft die Anmeldung eine Einrichtung mit einem derartigen Umgehungsventil. Dritter Gegenstand der Anmeldung ist ein Filtereinsatz einer derartigen Einrichtung.
Aus dem Dokument DE 100 63 283 A1 ist ein Siebfilter für ein fluides Medium führende Leitungen, insbesondere für hydraulische Druckleitungen in Brennkraftmaschinen, bekannt. Der Siebfilter besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Grundkörper mit einem Einlass und einem Auslass und aus einem vom fluiden Medium durchströmten, feinmaschigen Filterelement. Der Siebfilter weist bei zugesetztem Filterelement oder bei hochviskosem fluidem Medium eine Bypass-Funktion auf. Der Siebfilter steht mit einem Federelement in Wirkverbindung und ist zusammen mit dem Federelement derart zwischen zwei axial beabstandeten Gegenflächen innerhalb der Druckleitung einsetzbar, dass dessen Einlass und das Federelement unter Vorspannung an den Gegenflächen anliegen. Dabei verschließt ein Grundkörper des Siebfilters einen am Filterelement vorbeiführenden Bypasskanal. Der Bypasskanal ist durch eine aus einem Anstieg des Drucks des fluiden Mediums resultierende Axialverschiebung des Grundkörpers entgegen der Kraft des Federelementes freischaltbar.
Als nachteilig wird bei diesem bekannten Siebfilter angesehen, dass es im Fall eines Öffnens des Bypasskanals völlig ungereinigtes Medium durchlässt. In vielen Anwendungsfällen kann es dadurch zu Schäden oder Störungen an nachgeordneten Komponenten kommen.
Aus den Dokumenten EP 1 199 093 A1 , US 5 395 518 A und JP 10-159 530 A ist jeweils eine Einrichtung mit einem integrierten Umgehungsventil bekannt, wobei die Einrichtung jeweils ein Flüssigkeitsfilter mit einem Filtereinsatz ist. Bei diesen bekannten Flüssigkeitsfiltern weist der Filtereinsatz ein im Umgehungsströmungsweg liegendes Siebelement auf, das mit dem Filtereinsatz fest verbunden ist und das zugleich eine Feder abstützt, die den Ventilkörper mit einer in Schließrichtung wirkenden Vorbelastungskraft beaufschlagt.
Als nachteilig wird bei diesen bekannten Flüssigkeitsfiltern angesehen, dass es im Fall einer Verstopfung sowohl des Filtereinsatzes bzw. seines Filterstoffkörpers als auch des Siebelementes zu einem Ausfall der Flüssigkeitsversorgung und damit zu einer Störung oder einem Ausfall nachgeordneter Komponenten, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, kommen kann, auch wenn das Filterumgehungsventil in vorgesehener Art und Weise öffnet. Außerdem besteht in diesem Fall die Gefahr, dass entweder der Filterstoffkörper oder das Siebelement oder beide durch die bei der Verstopfung zwangsläufig stark ansteigende Flüssigkeitsdruckdifferenz beschädigt werden, insbesondere von der Flüssigkeit durchbrochen und zerstört werden. Nach dem Auftreten eines solchen Schadens hat der Flüssigkeitsfilter keinerlei Funktion mehr und es gelangen möglicherweise sogar Teile des Filterstoffkörpers und/oder Siebelementes zum Auslass des Flüssigkeitsfilters und zu nachgeordneten Komponenten, wo sie zu erheblichen Folgeschäden führen können.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Umgehungsventil der eingangs genannten Art, eine Einrichtung mit einem solchen Umgehungsventil und einen Filtereinsatz einer solchen Einrichtung zu schaffen, welche die angegebenen Nachteile vermeiden und welche insbesondere eine sichere Funktion gewährleisten, wobei Schäden an der Einrichtung selbst und an nachgeordneten Komponenten vermieden werden und zugleich eine unterbrechungsfreie Versorgung nachgeordneter Komponenten zumindest mit teilweise oder nicht gereinigtem Medium sichergestellt ist.
Die Lösung des das Umgehungsventil betreffenden Teils dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Umgehungsventil der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Umgehungsströmungsweg ein Siebelement angeordnet ist und dass der Ventilkörper zwei unterschiedliche, von der Mediumdruckdifferenz abhängige Öffnungsstellungsbereiche aufweist, wobei in einem ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers bei einer geringeren Druckdifferenz der gesamte Querschnitt des Umgehungsströmungsweges von dem Siebelement überdeckt ist und wobei in einem zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers bei einer größeren Druckdifferenz zusätzlich ein siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt freigegeben ist.
Im normalen Betrieb der zugehörigen Einrichtung ist das Umgehungsventil geschlossen und der gesamte Volumenstrom des fluiden Mediums strömt durch die Einrichtung. Wenn sich der Strömungswiderstand der Einrichtung über ein bestimmtes Maß hinaus erhöht, sorgt eine dadurch entstehende Mediumdruckdifferenz zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite des Umgehungsventils dafür, dass der Ventilkörper des Umgehungsventils in Öffnungsrichtung in seinen ersten Öffnungsstellungsbereich bewegt wird. In diesem ersten Öffnungsstellungsbereich wird ein Umgehungsströmungsweg von der Anströmseite zur Abströmseite unter Umgehung der Einrichtung freigegeben, wobei dieser Umgehungsströmungsweg durch das Siebelement des Umgehungsventils verläuft. Somit wird bei in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich befindlichem Ventilkörper des Umgehungsventils der die Einrichtung umgehende Mediumstrom zumindest von groberen Schmutzpartikeln befreit, die im Siebelement zurückgehalten werden. Um einen zu großen Strömungswiderstand im Umgehungsströmungsweg zu vermeiden, ist zweckmäßig die Siebfeinheit des Siebelementes so gewählt, dass eine ausreichende Standzeit bis zu einem Verstopfen des Siebelementes erreicht wird. Falls es zu dem extremen Zustand kommen sollte, dass auch das Siebelement so stark mit Schmutzpartikeln verstopft ist, dass die Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite und Abströmseite noch weiter ansteigt, dann bewegt diese erhöhte Mediumdruckdifferenz den Ventilkörper des Umgehungsventils in seinen zweiten Öffnungsstellungsbereich. In diesem zweiten Öffnungsstellungsbereich wird zusätzlich der siebfreie Umgehungsströmungswegquerschnitt freigegeben, durch welchen dann mit geringstem Strömungswiderstand ein Mediumstrom sowohl die Einrichtung als auch das Siebelement umgehend von der Anströmseite unmittelbar zur Abströmseite fließen kann. Eine Beschädigung oder Zerstörung der Einrichtung oder des Siebelementes wird so sicher vermieden. Gleichzeitig ist immer eine Mediumversorgung nachgeordneter Komponenten gewährleistet, wenn auch in extremen Betriebszuständen mit weniger gut gereinigtem oder ungereinigtem Medium.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Siebelement im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers nur noch einen Teil des Querschnitts des Umgehungsströmungsweges überdeckt und so der zusätzliche siebfreie Umgehungsströmungswegquerschnitt freigegeben ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein einheitlicher Umgehungsströmungsweg ausreicht, so dass der konstruktive Aufbau des Umgehungsventils relativ einfach bleibt. Je nach dem gerade von dem Ventilkörper eingenommenen Öffnungsstellungsbereich überdeckt dann das Siebelement entweder den gesamten Querschnitt des Umgehungsströmungsweges oder nur einen Teil von dessen Querschnitt.
Bevorzugt ist das Siebelement als Teil des Ventilkörper ausgebildet und mit diesem relativ zu einer den Umgehungsströmungsweg begrenzenden Kontur bewegbar, wobei das Siebelement im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers an der Kontur dichtend anliegend bewegbar ist und wobei das Siebelement im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers von der Kontur beabstandet ist. In dieser Ausführung des Umgehungsventils ist das Siebelement also dem bewegbaren Ventilkörper zugeordnet und wird zusammen mit diesem durch die unterschiedlichen Mediumdruckdifferenzen in die zwei unterschiedlichen Öffnungsstellungsbereiche bewegt, welche die zwei unterschiedlichen Funktionen hinsichtlich der Umgehung aufweisen. Mit dieser Ausgestaltung wird das Umgehungsventil konstruktiv einfach gehalten.
In weiterer Ausgestaltung ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass das Siebelement mit dem Ventilkörper lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, ist oder dass das Siebelement mit dem Ventilkörper fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist oder einstückig ausgeführt ist.
Alternativ kann das Siebelement als Teil der den Umgehungsströmungsweg begrenzenden Kontur ausgeführt sein, wobei der Ventilkörper in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich an dem Siebelement dichtend anliegend axial bewegbar ist und wobei der Ventilkörper in seinem zweiten Öffnungsstellungsbereich vom Siebelement beabstandet ist. Auch in dieser Ausführung werden bei einfacher Konstruktion die gewünschten Funktionen erzielt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Siebelement mit seinem einen Stirnendbereich mit der den Ventilsitz aufweisenden, den Umgehungsströmungsweg begrenzenden Kontur konzentrisch zum Ventilsitz dicht verbunden ist, dass das Siebelement an seinem anderen Stirnendbereich radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz verlaufenden Dichtringbereich aufweist und dass der axial bewegbare Ventilkörper einen Außenumfangsbereich aufweist, der im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers an dem Dichtringbereich des Siebelementes dichtend anliegend axial bewegbar ist und der im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers axial von dem Dichtringbereich entfernt ist. In dieser Ausführung des Umgehungsventils ist das Siebelement also dem bewegbaren Ventilkörper zugeordnet und wird zusammen mit diesem durch die unterschiedlichen Mediumdruckdifferenzen in die zwei unterschiedlichen Öffnungsstellungsbereiche bewegt, welche die zwei unterschiedlichen Funktionen hinsichtlich der Umgehung aufweisen.
Dabei ist zweckmäßig das Siebelement mit der den Ventilsitz aufweisenden Kontur lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, oder das Siebelement ist mit der den Ventilsitz aufweisenden Kontur fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, oder einstückig ausgeführt.
Um hinsichtlich des Siebelementes eine Unabhängigkeit von einer bestimmten Verdrehstellung relativ zu den übrigen Teilen des Umgehungsventils zu erreichen und um zugleich am Siebelement abgeschiedene Schmutzpartikel daran zu hindern, wieder in den Mediumstrom zu gelangen, ist das Siebelement bevorzugt als hohlzylindrisches Ringsieb mit einem im Betrieb der Einrichtung nur nach oben hin offenen Schmutzpartikelsammelbereich ausgeführt.
Um dem Siebelement die für seine Funktion nötige mechanische Stabilität zu verleihen und um den Einsatz von für sich allein nicht besonders stabilen Siebmaterialien zu erlauben, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Siebelement zumindest je einen oberen und unteren in Umfangsrichtung verlaufenden Aussteifungsring sowie mehrere zwischen den Aussteifungsringen in Axialrichtung oder schräg zur Axialrichtung verlaufende Aussteifungsstreben aufweist.
Insbesondere in der Ausführung des Umgehungsventils, in der das Siebelement mit dem Ventilkörper bewegt wird, weist das Siebelement zweckmäßig radial außen über seinen Umfang verteilte Führungs- und Zentrierrippen auf, die mit einem Innenumfang der den Umgehungsströmungsweg begrenzenden Kontur zusammenwirken. Somit ist für eine geometrisch exakte und funktionssichere Ausrichtung und Führung des Siebelementes gesorgt. Die Führungs- und Zentrierrippen können dabei durch die zuvor erwähnten Aussteifungsstreben gebildet oder mit diesen verbunden oder einstückig ausgeführt sein. In kinematischer Umkehrung können die Führungs- und Zentrierrippen alternativ auch am Innenumfang der den Umgehungsströmungsweg begrenzenden, den Ventilkörper aufnehmenden Kontur des Umgehungsventils vorgesehen sein.
Zur Lösung des die Einrichtung betreffenden teils der Aufgabe wird eine Einrichtung mit einem Umgehungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere Öl- oder Kraftstoff- oder Kühlwasserfilter einer Brennkraftmaschine, ist, mit einem Gehäuse mit einem abnehmbaren Deckel, mit einem in eine Rohseite der Einrichtung einmündenden Einlass für zu filternde Flüssigkeit und einem von einer Reinseite der Einrichtung ausgehenden Auslass für gefilterte Flüssigkeit und mit einem die Rohseite und die Reinseite voneinander trennenden, auswechselbaren Filtereinsatz aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper, und dass das Umgehungsventil ein Filterumgehungsventil ist, dessen Ventilsitz am Filtereinsatz angeordnet oder ausgebildet ist.
Das Umgehungsventil ist hier vorteilhaft funktional und räumlich in den Flüssigkeitsfilter integriert. Im normalen Betrieb des Flüssigkeitsfilters ist das Filterumgehungsventil geschlossen und der gesamte Volumenstrom der zu filternde Flüssigkeit strömt durch den Filterstoffkörper des Filtereinsatzes, in welchem Schmutzpartikel aus der Flüssigkeit abgetrennt und zurückgehalten werden. Wenn nach längerer Einsatzzeit des Filtereinsatzes dessen Filterstoffkörper zunehmend mit Schmutzpartikeln belastet ist und sich sein Strömungswiderstand über ein bestimmtes Maß hinaus erhöht, sorgt die entstehende Flüssigkeitsdruckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite dafür, dass der Ventilkörper des Filterumgehungsventils in Öffnungsrichtung in seinen ersten Öffnungsstellungsbereich bewegt wird. In diesem ersten Öffnungsstellungsbereich wird ein Umgehungsströmungsweg von der Rohseite zur Reinseite unter Umgehung des Filterstoffkörpers freigegeben, wobei dieser Umgehungsströmungsweg durch das Siebelement verläuft. Somit wird auch bei in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich befindlichem Filterumgehungsventil der den Filterstoffkörper umgehende Flüssigkeitsstrom zumindest von groberen Schmutzpartikeln befreit, die im Siebelement zurückgehalten werden. Um dabei einen zu großen Strömungswiderstand im Umgehungsströmungsweg zu vermeiden, ist zweckmäßig die Siebfeinheit des Siebelementes geringer als die Filterfeinheit des Filterstoffkörpers. Falls es zu dem extremen Zustand kommen sollte, dass auch das Siebelement so stark mit Schmutzpartikeln verstopft ist, dass die Flüssigkeitsdruckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite noch weiter über einen zweiten Grenzwert ansteigt, dann bewegt diese erhöhte Flüssigkeitsdruckdifferenz den Ventilkörper des Filterumgehungsventils in seinen zweiten Öffnungsstellungsbereich. In diesem zweiten Öffnungsstellungsbereich wird zusätzlich der siebfreie Umgehungsströmungswegquerschnitt freigegeben, durch welchen dann mit geringstem Strömungswiderstand ein Flüssigkeitsstrom sowohl den Filterstoffkörper des Filtereinsatzes als auch das Siebelement umgehend von der Rohseite unmittelbar zur Reinseite fließen kann. Eine Beschädigung oder Zerstörung des Filterstoffkörpers und/oder des Siebelementes wird so sicher vermieden. Gleichzeitig ist immer eine Flüssigkeitsversorgung nachgeordneter Komponenten gewährleistet, wenn auch in extremen Betriebszuständen mit weniger gut gereinigter oder ungereinigter Flüssigkeit.
Bevorzugt ist der Ventilsitz an einer zentralen Durchbrechung in einer der beiden Stirnscheiben des Filtereinsatzes ausgebildet. Mit dieser Ausgestaltung wird der Filtereinsatz rotationssymmetrisch gehalten, was den Vorteil hat, dass bei seinem Einbau in das Filtergehäuse nicht auf eine bestimmte Verdrehstellung relativ zum Gehäuse geachtet werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Ventilsitz an der im Betrieb des Flüssigkeitsfilters oberen Stirnscheibe des Filtereinsatzes vorgesehen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das Risiko einer Funktionsstörung des Filterumgehungsventils durch sich absetzende Schmutzpartikel minimiert wird, weil Schmutzpartikel der Schwerkraft folgend sich in einem unteren Bereich des Flüssigkeitsfilters absetzen.
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise des Flüssigkeitsfilters ist bevorzugt der Ventilkörper im Inneren des hohlzylindrischen Filtereinsatzes angeordnet und axial bewegbar geführt Eine Vergrößerung des Filtergehäuses zu Unterbringung des Filterumgehungsventils wird so vorteilhaft vermieden.
In einer bevorzugten Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, dass das Siebelement als Teil des Ventilkörper ausgebildet und mit diesem relativ zum Filtereinsatz bewegbar ist, dass das Siebelement im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers an dem Filtereinsatz dichtend anliegend bewegbar ist und dass das Siebelement im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers vom Filtereinsatz beabstandet ist. In dieser Ausführung des Flüssigkeitsfilters ist das Siebelement also dem bewegbaren Ventilkörper zugeordnet und wird zusammen mit diesem durch die unterschiedlichen Flüssigkeitsdruckdifferenzen in die zwei unterschiedlichen Öffnungsstellungsbereiche bewegt, welche die zwei unterschiedlichen Funktionen hinsichtlich der Filterumgehung aufweisen.
Eine Weiterbildung der zuvor angegebenen Ausführung des Flüssigkeitsfilters sieht vor, dass die den Ventilsitz aufweisende Stirnscheibe konzentrisch zu dem Ventilsitz einen axial zum Inneren des Filtereinsatzes weisenden ringförmigen Dichtkragen aufweist, dass der Dichtkragen im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers dichtend mit einem freien Stirnendbereich des mit dem Ventilkörper axial bewegbaren Siebelementes zusammenwirkt und dass im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers der freie Stirnendbereich des mit dem Ventilkörper axial bewegbaren Siebelementes von dem Dichtkragen axial beabstandet ist. Damit wird eine konstruktiv einfache und günstige und zugleich zuverlässige Lösung für das Zusammenspiel von Stirnscheibe mit Dichtkragen einerseits und Siebelement andererseits erzielt.
Da das Siebelement in der zuletzt beschriebenen Ausführung mit dem Ventilkörper bewegt wird und mit dem Dichtkragen in und außer Eingriff gebracht wird, weist zweckmäßig das Siebelement radial außen über seinen Umfang verteilte Führungs- und Zentrierrippen auf, die mit einem Innenumfang des hohlzylindrischen Filtereinsatzes, insbesondere mit einem in diesem angeordneten durchbrochenen Stützkörper, zusammenwirken. Somit ist für eine geometrisch exakte und funktionssichere Führung des Siebelementes gesorgt. Die Führungs- und Zentrierrippen können dabei durch die zuvor erwähnten Aussteifungsstreben gebildet oder mit diesen verbunden oder einstückig ausgeführt sein. In kinematischer Umkehrung können die Führungs- und Zentrierrippen alternativ auch am Innenumfang des Filtereinsatzes, insbesondere am Innenumfang des Stützkörpers, vorgesehen sein.
Statt wie zuvor beschriebenen, einen Teil des Ventilkörpers zu bilden, kann das Siebelement als Teil des Filtereinsatzes ausgeführt ist, wobei der Ventilkörper in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich an dem Siebelement dichtend anliegend axial bewegbar ist und wobei der Ventilkörper in seinem zweiten Öffnungsstellungsbereich vom Siebelement beabstandet ist. In dieser Ausführung ist also der Ventilkörper relativ zu dem Siebelement bewegbar, wobei auch hier die zwei unterschiedlichen Umgehungsfunktionen bei geöffnetem Filterumgehungsventil erzielt werden.
In einer konkreten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Siebelement mit seinem einen Stirnendbereich mit der den Ventilsitz aufweisenden Stirnscheibe konzentrisch zum Ventilsitz dicht verbunden ist, dass das Siebelement an seinem anderen Stirnendbereich radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz verlaufenden Dichtringbereich aufweist und dass der axial bewegbare Ventilkörper einen Außenumfangsbereich aufweist, der im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers dichtend mit dem Dichtringbereich des Siebelementes zusammenwirkt und der im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers axial von dem Dichtringbereich entfernt ist. Auch in dieser Ausführung ist die Konstruktion technisch günstig und kommt mit wenigen einfachen Teilen aus.
Das Siebelement kann hier mit der den Ventilsitz aufweisenden Stirnscheibe lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, sein, um bedarfsweise einen einfachen separaten Austausch zu ermöglichen, oder das Siebelement kann alternativ mit der den Ventilsitz aufweisenden Stirnscheibe fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, sein oder einstückig ausgeführt sein, wenn eine separate Austauschbarkeit nicht benötigt wird. In beiden hier genannten Ausführungen kann vorteilhaft das Siebelement ohne zusätzlichen Aufwand zusammen mit dem Filtereinsatz ausgetauscht werden.
Im normalen Betrieb des Flüssigkeitsfilters muss eine vorgegebene Grenzgröße der aus der Flüssigkeit abzuscheidenden Partikeln eingehalten werden. Zugleich soll im ersten Öffnungsstellungsbereich des Filterumgehungsventils das Siebelement zumindest grobere Schmutzpartikel aus dem Flüssigkeitsstrom entfernen, jedoch keinen zu großen Strömungswiderstand hervorrufen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der Filterstoffkörper des Filtereinsatzes eine Filterfeinheit zwischen 8 und 25 μm, vorzugsweise zwischen 12 und 17 μm, hat und dass das Siebelement eine Siebfeinheit zwischen 100 und 1.000 μm, vorzugsweise zwischen 200 und 400 μm, hat.
Eine erste Lösung des den Filtereinsatz betreffenden Teils der oben angegebenen Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Filtereinsatz einer Einrichtung nach Anspruch 18, wobei der Filtereinsatz aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper besteht und einen Ventilsitz eines Filterumgehungsventil aufweist und wobei der Ventilsitz an einer zentralen Durchbrechung in einer der beiden Stirnscheiben des Filtereinsatzes ausgebildet ist. Der erste erfindungsgemäße Filtereinsatz ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilsitz aufweisende Stirnscheibe konzentrisch zu dem Ventilsitz einen axial zum Inneren des Filtereinsatzes weisenden ringförmigen Dichtkragen zum radial dichtenden Zusammenwirken mit einem freien Stirnendbereich eines mit einem Ventilkörper des Filterumgehungsventils axial bewegbaren Siebelementes aufweist. Dieser Filtereinsatz, der ein nach einer bestimmten Einsatzzeit im Flüssigkeitsfilter auszutauschendes Ersatzteil ist, weist die Elemente auf, die für einen funktionsgerechten Einsatz in dem oben beschriebenen, nach dem Patentanspruch 18 ausgeführten Flüssigkeitsfilter erforderlich sind.
Eine zweite Lösung des den Filtereinsatz betreffenden Teils der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Filtereinsatz einer Einrichtung nach Anspruch 19, wobei der Filtereinsatz aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper besteht und einen Ventilsitz eines Filterumgehungsventil aufweist und wobei der Ventilsitz an einer zentralen Durchbrechung in einer der beiden Stirnscheiben des Filtereinsatzes ausgebildet ist. Der zweite erfindungsgemäße Filtereinsatz ist dadurch gekennzeichnet, dass mit der den Ventilsitz aufweisenden Stirnscheibe ein Siebelement in Form eines hohlzylindrischen Ringsiebes mit seinem einen Stirnendbereich konzentrisch zum Ventilsitz dicht verbunden ist und dass das Siebelement an seinem anderen Stirnendbereich radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz verlaufenden Dichtringbereich zum Zusammenwirken mit einem Außenumfangsbereich eines axial bewegbaren Ventilkörpers des Filterumgehungsventil aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zuletzt beschriebenen Filtereinsatzes sind in den Ansprüchen 24 und 25 angegebenen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 ein Umgehungsventil mit Siebelement in einer ersten Ausführung in eingebautem Zustand in Schließstellung, im Längsschnitt,
2 das Umgehungsventil aus 1 in einer ersten Öffnungsstellung, im Längsschnitt,
3 das Umgehungsventil aus 1 in einer zweiten Öffnungsstellung, im Längsschnitt,
4 das Umgehungsventil aus 1 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht,
5 das Umgehungsventil mit Siebelement in einer zweiten Ausführung in eingebautem Zustand in Schließstellung, im Längsschnitt,
6 das Umgehungsventil aus 5 in einer ersten Öffnungsstellung, im Längsschnitt,
7 das Umgehungsventil aus 5 in einer zweiten Öffnungsstellung, im Längsschnitt,
8 das Umgehungsventil aus 5 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht,
9 einen Flüssigkeitsfilter mit Filterumgehungsventil und Siebelement in einer ersten Ausführung, in einem Teil-Längsschnitt,
10 den Flüssigkeitsfilter aus 9 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie X-X in 9,
11 das Siebelement des Flüssigkeitsfilters aus 9 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
12 den in 9 eingekreisten Ausschnitt des Flüssigkeitsfilters mit dem Filterumgehungsventil in Schließstellung, in vergrößerter Schnittdarstellung,
13 den Ausschnitt gemäß 12, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer ersten Öffnungsstellung,
14 den Ausschnitt gemäß 12, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer zweiten Öffnungsstellung,
15 den Flüssigkeitsfilter mit Filterumgehungsventil und Siebelement in einer zweiten Ausführung, in einem Teil-Längsschnitt,
16 den Flüssigkeitsfilter aus 15 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie XVI-XVI in 15,
17 das Siebelement zusammen mit einem Ventilkörper des Flüssigkeitsfilters aus 15 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
18 den in 15 eingekreisten Ausschnitt des Flüssigkeitsfilters mit dem Filterumgehungsventil in Schließstellung, in vergrößerter Schnittdarstellung,
19 den Ausschnitt gemäß 18, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer ersten Öffnungsstellung,
20 den Ausschnitt gemäß 18, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer zweiten Öffnungsstellung,
21 den Flüssigkeitsfilter mit Filterumgehungsventil und Siebelement in einer dritten Ausführung, in einem Teil-Längsschnitt,
22 den Flüssigkeitsfilter aus 21 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie XXII-XXII in 21,
23 das Siebelement des Flüssigkeitsfilters aus 21 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
24 den in 21 eingekreisten Ausschnitt des Flüssigkeitsfilters mit dem Filterumgehungsventil in Schließstellung, in vergrößerter Schnittdarstellung,
25 den Ausschnitt gemäß 24, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer ersten Öffnungsstellung, und
26 den Ausschnitt gemäß 24, nun mit dem Filterumgehungsventil in einer zweiten Öffnungsstellung.
27 einen Filtereinsatz als Einzelteil in einer ersten Ausführung im Längsschnitt,
28 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Filtereinsatz gemäß 27,
29 eine Stirnscheibe des Filtereinsatzes gemäß 27,
30 den Filtereinsatz als Einzelteil in einer zweiten Ausführung, in gleicher Darstellung wie in 27,
31 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Filtereinsatz gemäß 30 und
32 eine Stirnscheibe des Filtereinsatzes gemäß 30.
In der beigefügten Zeichnung sind in den verschiedenen Figuren gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so dass in der nachfolgenden Figurenbeschreibung nicht alle Bezugsziffern in Zusammenhang mit jeder einzelnen Zeichnungsfigur erläutert werden.
1 der Zeichnung zeigt ein erstes Umgehungsventil 5 einer im Übrigen nicht dargestellten Einrichtung mit einem in Betrieb sich verändernden Strömungswiderstand für ein die Einrichtung durchströmendes fluides Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit. Das Umgehungsventil 5 besitzt einen Ventilkörper 52, der in Axialrichtung, das heißt hier in Richtung einer Längsmittelachse 12 des Umgehungsventils 5, verschieblich in einem Ventilkäfig 57 gehalten und geführt ist. Mittels einer Schraubenfeder 56 ist der Ventilkörper 52 in seiner Schließrichtung, das heißt gemäß 1 in Richtung nach oben, mit einer Kraft vorbelastet. Mit dem Ventilkörper 52 wirkt ein ringförmiger Ventilsitz 53 zusammen, der an einer scheibenförmigen Kontur 13 angeformt ist. Die scheibenförmige Kontur 13 ist mit dem Ventilkäfig 57 zu einer Baueinheit verbunden. Die so gebildete Baueinheit ist in dem in 1 gezeigten Beispiel in einen Rohrstutzen 50' von oben her eingesetzt und in diesem festgelegt, beispielsweise durch einen Klemmsitz oder eine Verklebung oder Verschweißung.
An ihrer nach unten weisenden Seite besitzt die scheibenförmige Kontur 13 einen umlaufenden, sich axial nach unten erstreckenden Dichtkragen 14. Der Dichtkragen 14 wirkt an seinem Innenumfang mit einem oberen Stirnendbereich 41 eines Siebelementes 4 zusammen. Das Siebelement 4 besteht hier aus einem hohlzylindrischen Ringsieb 40, welches mit dem Ventilkörper 52 verbunden ist und somit zusammen mit dem Ventilkörper 52 in Axialrichtung bewegbar ist. Hierzu besitzt das Siebelement 4 an seinem unteren Stirnendbereich 42 einen Klemmring 44, mit welchem das Siebelement 4 im Klemmsitz auf einen Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 aufgesetzt ist. Zur mechanischen Aussteifung besitzt das Siebelement 4 außerdem über seinen Umfang verteilt mehrere in Axialrichtung verlaufende Aussteifungsstreben 47'.
Bei der in 1 gezeigten Anordnung des Umgehungsventils 5 befindet sich oben eine Anströmseite 10 und unten eine Abströmseite 11 für das fluide Medium. In einem normalen Zustand der zugehörigen Einrichtung hat diese einen relativ geringen Strömungswiderstand, was für eine geringe Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite 10 und Abströmseite 11 des Umgehungsventils 5 sorgt. In diesem Zustand hält die Feder 56 den Ventilkörper 52 in Anlage an dem Ventilsitz 53, so dass das Umgehungsventil 5 geschlossen ist. Gleichzeitig liegt das Siebelement 4 mit seinem oberen Stirnendbereich 41 dichtend am Innenumfang des Dichtkragens 14 an.
2 zeigt in gleicher Darstellung wie die 1 das Umgehungsventil 5 nun in einer ersten Öffnungsstellung, die durch eine einen ersten Grenzwert überschreitende Mediumdruckdifferenz zwischen der Anströmseite 10 und der Abströmseite 11 hervorgerufen wird. Bei der den ersten Grenzwert überschreitenden Mediumdruckdifferenz wirkt auf den Ventilkörper 52 eine Kraft, die diesen gegen die Kraft der Feder 56 in die 2 gezeigte erste Öffnungsstellung verschiebt. In dieser Stellung ist der Ventilkörper 52 um einen ersten, relativ geringen Weg von seinem Ventilsitz 53 entfernt, wodurch ein Umgehungsströmungsweg 50 freigegeben wird. Gleichzeitig ist der obere Stirnendbereich 41 des mit dem Ventilkörper 52 verbundenen Siebelementes 4 um den gleichen weg axial verschoben, befindet sich aber noch in dichtender Anlage an dem Dichtkragen 14. Somit fließt das den Umgehungsströmungsweg 50 durchströmende Medium vollständig durch das Ringsieb 40 von der Anströmseite 10 zur Abströmseite 11. Auf diese Weise können zumindest relativ grobe Partikel, die im Medium mitgeführt werden, aus diesem abgeschieden und am Ringsieb 40 zurückgehalten werden. Abgeschiedene Schmutzpartikel sammeln sich in einem Schmutzpartikelsammelbereich 46 im unteren Teil des Siebelementes 4.
Wenn sich die Mediumdruckdifferenz zwischen der Anströmseite 10 und der Abströmseite 11 noch weiter erhöht und einen zweiten Grenzwert überschreitet, dann wird der Ventilkörper 52 gegen die Kraft der Feder 56 noch weiter von dem Ventilsitz 53 weg verschoben, wie in 3 dargestellt. Dies führt zu einer Vergrößerung des Querschnitts des Umgehungsströmungsweges 50 zwischen dem Ventilkörper 52 und dem Ventilsitz 53.
Gleichzeitig wird hierbei das Siebelement 4 zusammen mit dem Ventilkörper 52 um den gleichen Weg verschoben, was dazu führt, dass der obere Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 in einen axialen Abstand von dem Dichtkragen 14 gelangt. Somit wird zwischen dem oberen Stirnendbereich 41 und dem unteren Ende des Dichtkragens 14 ein zusätzlicher, siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt 51 freigegeben. In dieser Stellung des Umgehungsventils 5 kann das Medium mit geringstem Strömungswiderstand das Umgehungsventil 5 zur Umgehung der zugehörigen Einrichtung durchströmen, wobei dann auf ein Entfernen von Schmutzpartikeln zu Gunsten einer Aufrechterhaltung der Mediumversorgung nachgeordneter Komponenten verzichtet wird.
4 zeigt das Umgehungsventil 5 aus den 1 bis 3 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht. Oben in 4 ist die ringscheibenförmige Kontur 13 erkennbar, von der sich der Dichtkragen 14 nach unten erstreckt. In ihrem Zentrum ist die Kontur 13 durchbrochen und bildet an ihrer hier nicht sichtbaren Unterseite den Ventilsitz 53. Im Zentrum der Kontur 13 ist noch ein kleiner Teil des Ventilkörpers 52 erkennbar, die sich hier in seiner Schließstellung befindet.
Mit der Kontur 13 ist der Ventilkäfig 57 verbunden, der den Ventilkörper 52 und dass mit diesem verbundene Siebelement 4 führt und der die Feder 56 an ihrer Unterseite abstützt. Mit ihrer Oberseite wirkt die Feder 56 auf das untere Ende des Ventilkörpers 52 und übt auf diesen so die in Schließrichtung wirkende Vorbelastungskraft aus.
Das Siebelement 4 mit dem Ringsieb 40 umgibt den oberen Teil des Ventilkörpers 52 und ist mittels des Klemmrings 44 auf diesen aufgesetzt. Am nicht sichtbaren oberen Stirnendbereich und am unteren Stirnendbereich 42 des Siebelementes 4 ist jeweils ein stabilisierender Aussteifungsring 47 angeordnet. Diese Ringe 47 sind miteinander über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, axial verlaufende Aussteifungsstreben 47' einstückig verbunden.
In den 5 bis 8 der Zeichnung ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Umgehungsventils 5 gezeigt, welches sich von dem ersten Beispiel dadurch unterscheidet, dass nun das Siebelement 4 mit der Kontur 13 verbunden ist und dass nun der Ventilkörper 52 relativ zu dem Siebelement 4 bewegbar ist. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Beispiel.
In 5 ist das Umgehungsventil 5 in seiner Schließstellung gezeigt, in der der Ventilkörper 52 infolge der Kraft der Feder 56 an dem Ventilsitz 53 an der Unterseite der Kontur 13 anliegt. Gleichzeitig liegt ein Dichtringbereich 45, der sich radial innen an den unteren Stirnendbereich 42 des Siebelementes 4 anschließt, mit einer elastisch-flexiblen Dichtlippe 45' an einem Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 an. Ein Durchfluss von Medium durch das Umgehungsventil 5 ist _'in dessen geschlossenem Zustand gemäß 5 unterbunden.
6 zeigt das Umgehungsventil 5 in einer ersten Öffnungsstellung, die es einnimmt, wenn eine Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite 10 und Abströmseite 11 einen vorgebbaren ersten Grenzwert überschreitet. Die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft verschiebt den Ventilkörper 52 gegen die Kraft der Feder 56 in Axialrichtung von dem Ventilsitz 53 weg, wodurch ein Umgehungsströmungsweg 50 freigegeben wird. Gleichzeitig liegt in dieser ersten Öffnungsstellung die Dichtlippe 45' des Siebelementes 4 noch dichtend an dem Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 an. Somit fließt der gesamte Mediumsstrom, der durch den Umgehungsströmungsweg 50 fließt, durch das Ringsieb 40 des Siebelementes 4, wodurch zumindest grobere Schmutzpartikel aus dem Mediumsstrom entfernt werden.
In 7 ist das Umgehungsventil 5 in einer zweiten Öffnungsstellung gezeigt, die es einnimmt, wenn die Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite 10 und Abströmseite 11 einen zweiten, höheren Grenzwert überschreitet. Hierdurch wird der Ventilkörper 52 gegen die Kraft der Feder 56 noch weiter in Öffnungsrichtung verschoben, wodurch ein vergrößerter Umgehungsströmungsweg 50 freigegeben wird. Gleichzeitig gelangt nun der Umfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 in einen axialen Abstand von der Dichtlippe 45' des Siebelementes 4, wodurch zwischen dem Ventilkörper 52 und dem Siebelement 4 zusätzlich ein siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt 51 freigegeben wird. Auf diesem Wege kann nun das Medium mit geringstem Strömungswiderstand unter Verzicht auf ein Entfernen von Schmutzpartikeln das Umgehungsventil 5 durchströmen.
8 zeigt das Umgehungsventil 5 aus den 5 bis 7 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht. Oben in 8 ist die scheibenförmige Kontur 13 mit ihrer zentralen, den Ventilsitz bildenden Durchbrechung sichtbar, in welcher der obere Endbereich des Ventilkörpers 52 in seiner in 8 gezeigten Schließstellung liegt. Mit der Kontur 13 ist der gitterartige Ventilkäfig 57 verbunden, der den Ventilkörper 52 umgibt und der die Feder 56 an ihrem unteren Ende abstützt. Das obere Ende der Feder 46 wirkt auch hier auf die Unterseite des Ventilkörpers 52, um diesen mit einer in Schließrichtung wirkenden Kraft vorzubelasten.
Um den oberen Bereich des Ventilkörpers weil 50 herum ist das Siebelement 4 mit dem hohlzylindrischen Ringsieb 40 angeordnet, wobei hier das Siebelement 4 mit der Kontur 13 verbunden ist. Vom unteren Stirnendbereich 42 des Siebelementes 4 erstreckt sich dessen Dichtringbereich 45 mit der Dichtlippe 45' nach radial innen. In dem in 8 gezeigten Schließzustand liegt die Dichtlippe 45' dichtend am Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 an, wobei der Ventilkörper 52 relativ zu der Dichtlippe 45' und zum übrigen Siebelement 4 in Axialrichtung verschiebbar ist. Zur mechanischen Verstärkung des Ringsiebes 40 dienen auch hier ein unterer Aussteifungsring 47 sowie mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, axial verlaufende Aussteifungsstreben 47', die mit dem Aussteifungsring 47 einstückig sind.
Alle Teile des Umgehungsventils 5 mit Ausnahme der Feder 56 können vorteilhaft als Spritzgussteile aus Kunststoff hergestellt werden, was eine kostengünstige Massenfertigung erlaubt.
9 der Zeichnung zeigt einen Flüssigkeitsfilter 1 mit einem Filterumgehungsventil 5 und einem Siebelement 4 in einem Teil-Längsschnitt durch den oberen Bereich des Filters 1. Nach außen hin ist der Flüssigkeitsfilter 1 von einem in seiner Grundform becherförmigen, hier nur zu einem kleinen Teil sichtbaren Filtergehäuse 2 begrenzt, das oberseitig mit einem Schraubdeckel 21 über eine Verschraubung 22 mit einer Dichtung 22' flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Zum Zweck eines Wechsels eines im Filtergehäuse 2 angeordneten Filtereinsatzes 3 kann der Deckel 21 abgeschraubt und so das Filtergehäuse 2 geöffnet werden.
Der Filtereinsatz 3 besteht aus einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper 30, der hier aus einer in Zickzackform gefaltete Filterstoffbahn gebildet ist. Stirnseitig ist der Filterstoffkörper 30 von zwei Stirnscheiben 31 eingefasst, von denen hier nur die obere sichtbar ist. In hohlen Inneren des Filterstoffkörpers 30 ist ein gitterförmiger Stützkörper 30' angeordnet, der im Betrieb des Flüssigkeitsfilters 1 den Filterstoffkörper 30 gegen ein Kollabieren bei seiner Durchströmung durch die zu filternde Flüssigkeit in Radialrichtung von außen nach innen abstützt. Demnach liegt bei diesem Flüssigkeitsfilter 1 die Rohseite 10' radial außen vom Filterstoffkörper 30 sowie oberhalb der Stirnscheibe 31 des Filtereinsatzes 3 und die Reinseite 11' liegt radial innen vom Filterstoffkörper 30 und Stützkörper 30' im hohlen Inneren des Filtereinsatzes 3.
Die obere Stirnscheibe 31 besitzt eine zentrale, kreisrunde Durchbrechung 32, die einen Ventilsitz 53 des Filterumgehungsventils 5 bildet. Auf der Oberseite der Stirnscheibe 31 sind radial außen von der zentralen Durchbrechung 32 in Umfangsrichtung verteilt mehrere Rastzungen 33 angeformt, die mit einem Rastring 23 an der Unterseite des Deckels 21 rastend zusammenwirken. Im miteinander verrasteten Zustand nimmt der Deckel 21 bei seinem Abschrauben vom Gehäuse 2 den Filtereinsatz 3 aus dem Gehäuse 2 heraus mit.
Noch weiter radial außen von der zentralen Durchbrechung 32 ragt konzentrisch zu. dieser von der oberen Stirnscheibe 31 ein umlaufender Dichtkragen 34 axial nach unten in das hohle Innere des Filterstoffkörpers 30 und des Stützkörpers 30' hinein.
Im hohlen Inneren des Filtereinsatzes 3 ist ein Ventilkörper 52 als Teil des Filterumgehungsventils 5 axial verschieblich geführt und mittels einer Schraubenfeder 56 in seiner Schließrichtung, das heißt gemäß 9 in Richtung nach oben, mit einer Kraft vorbelastet. Hierzu ist die Feder 56 mit ihrem oberen Ende an einem inneren Teile des Ventilkörpers 52 und mit ihrem unteren, hier nicht sichtbaren Ende an einem Teil des Filtergehäuses 2 abgestützt.
Ein nach unten weisender Rand der zentralen Durchbrechung 32 in der oberen Stirnscheibe 31 ist als Ventilsitz 53 für den Ventilkörper 52 ausgebildet, um so das Filterumgehungsventil 5 zu bilden.
Zwischen einem oberen Teil des Ventilkörpers 52 und einem oberen Teil des hohlen Inneren des Filtereinsatzes 3 ist ein Siebelement 4 angeordnet Das Siebelement 4 besteht im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Ringsieb 40, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Ventilkörpers 52 und kleiner als der Innendurchmesser des Stützkörpers 30' ist. Ein erster, oberer Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 ist axial verschieblich und dichtend in dem Dichtkragen 34 der Stirnscheibe 31 geführt. Mit einem zweiten, unteren Stirnendbereich 42 des Siebelementes 4 ist ein Klemmring 44 verbunden, der im Klemmsitz auf den Ventilkörper 52 aufgesteckt ist, wodurch das Siebelement 4 ausreichend fest mit dem Ventilkörper 52 verbunden, jedoch bei Bedarf lösbar ist Somit ist das Siebelement 4 hier zusammen mit dem Ventilkörper 52 axial beweglich.
An seinem Außenumfang besitzt das Siebelement 4 mehrere Führungs- und Zentrierrippen 43, von denen rechts in 9 eine sichtbar ist. Diese Führungs- und Zentrierrippen 43 dienen dazu, das Siebelement 4 bei seiner axialen Bewegung zusammen mit dem Ventilkörper 52 exakt konzentrisch zum Dichtkragen 34 zu halten und zu führen. Im axial unteren Bereich des Siebelementes 4 ist zwischen dem unteren Teil des Ringsiebes 40 und dem Klemmring 44 ein Schmutzpartikelsammelbereich 46 gebildet, in welchem sich in Betrieb des Flüssigkeitsfilters 1 durch das Siebelement 4 aus einem Flüssigkeitsstrom abgeschiedene Schmutzpartikel sammeln und ablagern können. Auch der Ventilkörper 52 ist über hier nicht eigens dargestellte Führungsmittel axial verschieblich sowie zentriert im Filtergehäuse 2 geführt.
In 9 ist das Filterumgehungsventil 5 in seiner geschlossenen Stellung gezeigt, die es im normalen Betrieb des Flüssigkeitsfilters 1 einnimmt, das heißt solange die Druckdifferenz zwischen der Rohseite 10' und der Reinseite 11' nicht einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Der Strom der zu filternde Flüssigkeit fließt dann in seiner gesamten Menge von der Rohseite 10' durch den Filterstoffkörper 30 in Radialrichtung von außen nach innen auf die Reinseite 11', von wo ein hier nicht sichtbarer Auslass für die gefilterte Flüssigkeit abgeht.
10 zeigt den Flüssigkeitsfilter 1 aus 9 in Querschnitt gemäß der Schnittlinie X-X in 9. Radial ganz außen ist der Deckel 21 sichtbar, radial innen davon liegt die Rohseite 10' des Filters 1. Weiter nach radial innen folgt als nächstes der Filterstoffkörper 30 des Filtereinsatzes 3. Radial innen vom Filterstoffkörper 30 liegt der Stützkörper 30', auf welchen dann nach innen hin das Siebelement 4 folgt, von dem hier das Ringsieb 40 und die damit verbundenen Führungs- und Zentrierrippen 43 im Schnitt sichtbar sind. In diesem Bereich liegt auch die Reinseite 11' des Filters 1. Noch weiter radial nach innen wird dann zunächst der Klemmring 44 des Siebelementes 4 und schließlich der Ventilkörper 52 geschnitten. Durch das Zentrum verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene die Längsmittelachse 12 des Flüssigkeitsfilters 1.
In 11 ist das Siebelement 4 des Flüssigkeitsfilters 1 nach 9 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Siebelement 4 besteht aus dem hohlzylindrischen Ringsieb 40, welches oben seinen ersten Stirnendbereich 41 und unten seinen zweiten Stirnendbereich 42 aufweist. Zur mechanischen Stabilisierung des Siebelementes 4 besitzt dieses je einen oberen und unteren Aussteifungsring 47 sowie mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, axial zwischen den Aussteifungsringen 47 verlaufende Aussteifungsstreben 47'. An einem Teil der Aussteifungsstreben 47' sind einstückig die Führungs- und Zentrierrippen 43 angeformt.
In den im Siebelement 4 ist unten dessen Klemmring 44 sichtbar, der zum Verbinden des Siebelementes 4 mit dem hier nicht dargestellten Ventilkörper dient.
12 zeigt in einer vergrößerten Schnittdarstellung den in 9 eingekreisten Ausschnitt. Auch in 12 befindet sich das Filterumgehungsventil 5 in seiner Schließstellung, die es einnimmt, solange eine Druckdifferenz zwischen Rohseite 10' und Reinseite 11' kleiner als ein vorgebbarer Grenzwert ist. In dieser Schließstellung liegt der Ventilkörper 52 infolge der von der Feder 56 erzeugten Vorbelastungskraft in seiner obersten Position, in der er mit seinem Dichtbereich 52' dichtend an dem Ventilsitz 53 anliegt, der durch den unteren Rand der zentralen Durchbrechung 32 der oberen Stirnscheibe 31 gebildet ist. Gleichzeitig befindet sich das mit dem Ventilkörper 52 verbundene Siebelement 4 mit seinem oberen Stirnendbereich 41 innerhalb des Dichtkragens 34 in seiner obersten Position. Eine unmittelbare Strömungsverbindung von der Rohseite 10' zur Reinseite 11' über das Filterumgehungsventil 5 ist nun gesperrt und eine den Flüssigkeitsfilter 1 durchströmende Flüssigkeit fließt in voller Menge durch den Filterstoffkörper 30 von der Rohseite 10' zur Reinseite 11'.
In 13 ist der Zustand des Umgehungsventils 5 gezeigt, den dieses einnimmt, wenn die Druckdifferenz zwischen Rohseite 10' und Reinseite 11' einen ersten vorgebbaren Grenzwert übersteigt, jedoch noch unterhalb eines höheren, zweiten Grenzwertes liegt. Dieser Zustand tritt insbesondere ein, wenn der Filterstoffkörper 30 durch Schmutzpartikel zugesetzt ist. In diesem Zustand ist der Ventilkörper 52 durch die Flüssigkeitsdruckdifferenz gegen die Kraft der Feder 56 in einen ersten Öffnungsstellungsbereich nach unten, also in Öffnungsrichtung, verschoben. Der Ventilkörper 52 ist nun mit seinem Dichtbereich 52' von dem Ventilsitz 53 abgehoben, während gleichzeitig aber der obere Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 noch in dichtender Anlage mit dem Dichtkragen 34, hier dessen unterem Endbereich, steht. In diesem Zustand des Filterumgehungsventils 5 wird ein Umgehungsströmungsweg 50 freigegeben, der von der Rohseite 10' durch das nun offene Filterumgehungsventil 5 und durch das Ringsieb 40 des Siebelementes 4 zur Reinseite 11' führt. Zwar wird in diesem Zustand der Filterstoffkörper 30 von der Flüssigkeit umgangen, jedoch erfolgt durch das Siebelement 4 zumindest noch ein Abscheiden von groberen Schmutzpartikeln aus dem Flüssigkeitsstrom, so dass wenigstens teilweise gereinigte Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitsfilter 1 nachgeordneten Komponenten gelangt, auch wenn der Filterstoffkörper 30 durch dann aufgefangene Schmutzpartikel verstopft ist.
Die 14 zeigt den Zustand des Filterumgehungsventils 5, den dieses bei Auftreten einer noch höheren Druckdifferenz zwischen Rohseite 10' und Reinseite 11' einnimmt. Diese noch höhere Druckdifferenz tritt insbesondere dann auf, wenn nicht nur der Filterstoffkörper 30 sondern auch noch das Ringsieb 40 des Siebelementes 4 durch Schmutzpartikel verstopft ist. Die nochmals erhöhte Druckdifferenz führt zu einer noch weiteren Verschiebung des Ventilkörpers 52 gegen die Kraft der Feder 56 in Öffnungsrichtung, wodurch gleichzeitig auch das mit dem Ventilkörper 52 verbundene Siebelement 4 noch weiter in Öffnungsrichtung, das heißt nach unten und von der oberen Stirnscheibe 31 weg, bewegt wird. Diese weitere Bewegung führt dazu, dass der obere Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 außer Eingriff mit dem Dichtkragen 34 gelangt und zu diesem dann einen axialen Abstand aufweist. Hierdurch wird ein siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt 51 freigegeben, über welchen Flüssigkeit von der Rohseite 10' unmittelbar zur Reinseite 11' gelangen kann, ohne den Filterstoffkörper 30 und das Ringsieb 40 zu durchströmen. Somit ist eine Flüssigkeitsversorgung nachgeordneter Komponenten, wenn auch mit ungereinigter Flüssigkeit, auch dann noch gewährleistet, wenn sowohl der Filterstoffkörper 30 als auch das Siebelement 4 durch Schmutzpartikel verstopft sind.
15 der Zeichnung zeigt den Flüssigkeitsfilter 1 in einer zweiten Ausführung, wieder in einem Teil-Längsschnitt durch den oberen Teil des Filters 1. Das Fittergehäuse 2 mit dem Schraubdeckel 21, der Filtereinsatz 3, dessen Stützkörper 30' und das Filterumgehungsventil 5 stimmen mit der zuvor beschriebenen Ausführung über ein. Hinsichtlich der diesbezüglichen Bezugsziffern in 15 wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Unterschiedlich ist hier die Art der Verbindung des Siebelementes 4 mit dem Ventilkörper 52, da bei dem Beispiel nach 15 nun eine feste Verbindung vorliegt. Hierzu weist der Ventilkörper 52 in einem axialen Abstand von seinem oberen Ende radial außen einen einstückig angeformten, vorragenden ringförmigen Siebträger 54 auf. Mit dessen radial äußerem Rand ist der untere Stirnendbereich 42 des Ringsiebes 40 des Siebelementes 4 fest verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt.
An seinem oberen Stirnendbereich 41 besitzt das Siebelement 4 wieder den Aussteifungsring 47, der radial dichtend und axial bewegbar mit dem Innenumfang des Dichtkragens 34 an der Unterseite der oberen Stirnscheibe 31 zusammenwirkt. Radial außen sind an dem Siebelement 4 auch hier Führungs- und Zentrierrippen 43 vorgesehen, von denen in 15 links eine sichtbar ist. Ein Ringspalt, der zwischen dem Außenumfang des Ventilkörpers 52 und dem unteren Bereich des Ringsiebes 40 gebildet ist, stellt auch hier einen Schmutzpartikelsammelbereich 46 zur Verfügung. Auch der Ventilkörper 52 ist selbst verständlich in Axialrichtung verschieblich und zentriert in dem Filtergehäuse 2 geführt.
In 16 ist ein Querschnitt durch den Flüssigkeitsfilter 1 gemäß der Schnittlinie XVI-XVI in 15 gezeigt. Radial außen liegt der Deckel 21; radial innen davon befindet sich die Rohseite 10' des Filters 1. Radial innen davon ist der Filtereinsatz 3 mit dem Filterstoffkörper 30 angeordnet, der radial innen von dem Stützkörper 30' abgestützt ist. Daran schließt sich weiter radial innen das Siebelement 4 mit dem Ringsieb 40 und den Führungs- und Zentrierrippen 43 sowie den Aussteifungsstreben 47' an. Zwischen dem Stützkörper 30' und dem Ringsieb 40 ist im Hintergrund die Stirnseite des Dichtkragens 34 erkennbar. In diesem Bereich befindet sich auch die Reinseite 11' des Filters 1. Noch weiter radial innen ist dann schließlich der Ventilkörper 52 geschnitten, durch dessen Zentrum senkrecht zur Zeichnungsebene die Längsmittelachse 12 des Filters 1 verläuft.
In 17 ist in einer perspektivischen Ansicht der Ventilkörper 52 zusammen mit dem damit verbundenen Siebelement 4 dargestellt. Der Ventilkörper 52 hat eine im Wesentlichen zylindrische Grundform und besitzt an seinem oberen Endbereich den Dichtbereich 52', der mit dem zugehörigen Ventilsitz zusammenwirkt. Das Siebelement 4 umfasst das hohlzylindrische Ringsieb 40, das den nach oben weisenden ersten Stirnendbereich 41 und den nach unten weisenden zweiten Stirnendbereich 42 aufweist Der obere und untere Rand des Ringsiebes 40 sind mit je einem Aussteifungsring 47 mechanisch stabilisiert. Zwischen den beiden Aussteifungsringen 47 verlaufen die axialen, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Aussteifungsstreben 47', deren radial äußerer Bereich zugleich Führungs- und Zentrierrippen 43 bildet. Im unteren Stirnendbereich 42 ist das Siebelement 4 über den hier nicht sichtbaren, einstückig mit dem Ventilkörper 52 ausgebildeten Siebträger mit dem Ventilkörper 52 fest verbunden.
18 zeigt den in 15 eingekreisten Bereich des Flüssigkeitsfilters 1 in einer vergrößerten Darstellung, wobei hier das Filterumgehungsventil 5 sich in seiner Schließstellung befindet. In Schließstellung des Ventils 5 liegt der Dichtbereich 52' des Ventilkörpers 52 unter der Wirkung der Feder 56 dichtend am Ventilsitz 53 der Stirnscheibe 31 an. Zugleich liegt der obere Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 mit seinem oberen Aussteifungsring 47 dichtend am Innenumfang des Dichtkragens 34 an der Unterseite der oberen Stirnscheibe 31 an. Eine unmittelbare Strömungsverbindung von der Rohseite 10' zur Reinseite 11' des Flüssigkeitsfilters 1 ist hier gesperrt; der den Flüssigkeitsfilter 1 durchströmende Flüssigkeitsstrom fließt nur durch den Filterstoffkörper 30 des Filtereinsatzes 3 von der Rohseite 10' zur Reinseite 11'.
Wenn die Flüssigkeitsdruckdifferenz zwischen der Rohseite 10' und der Reinseite 11' einen ersten vorgebbaren Grenzwert überschreitet, wird der Ventilkörper 52 gegen die Kraft der Feder 56 in Öffnungsrichtung verschoben, wodurch das Filterumgehungsventil 5 öffnet. Zusammen mit dem Ventilkörper 52 wird das damit verbundene Siebelement 4 in derselben Richtung verschoben, wobei in dem in 19 gezeigten ersten Öffnungszustand der obere Stirnendbereich 41 des Siebelementes 4 immer noch in dichtender Anlage am Innenumfang des Dichtkragens 34 steht. Somit ist nun ein Umgehungsströmungsweg 50 durch das Filterumgehungsventil 5 und durch das Ringsieb 40 des Siebelementes 4 freigegeben.
Steigt die Flüssigkeitsdruckdifferenz zwischen Rohseite 10' und Reinseite 11' noch weiter über einen zweiten vorgebbaren Grenzwert hinaus an, wird der Ventilkörper 52 gegen die Kraft der Feder 56 noch weiter in Öffnungsrichtung verschoben, bis er die in 20 gezeigten Stellung erreicht. Zusammen mit dem Ventilkörper 52 wird das Siebelement 4 bewegt, wodurch dessen oberer Stirnendbereich 41 außer Eingriff mit dem Dichtkragen 34 gelangt und in einen axialen Abstand von diesem gebracht wird. Dadurch wird nun ein zusätzlicher siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt 51 freigegeben, der auch bei verstopften Filterstoffkörper 30 und verstopften Ringsieb 40 eine Flüssigkeitsversorgung nachgeschalteter Komponenten erlaubt, wenn auch mit ungereinigter Flüssigkeit.
21 zeigt eine dritte Ausführung des Flüssigkeitsfilters 1, wieder im Längsschnitt durch seinen oberen Teil. Das Gehäuse 2, der Deckel 21 und der Filtereinsatz 3 mit dem Stützkörper 30' entsprechen wieder den zuvor schon beschriebenen Beispielen. Unterschiedlich ist bei dem Beispiel nach 21 gegenüber den zuvor beschriebenen Beispielen, dass nun das Siebelement 4 mit der oberen Stirnscheibe 31 verbunden ist und dass der Ventilkörper 52 somit nicht nur relativ zu seinen Ventilsitz 53 sondern auch relativ zu dem Siebelement 4 axial beweglich ist.
In der in 21 gezeigten Schließstellung des Filterumgehungsventils 5 wirkt ein radial innen am Siebelement 4 vorgesehener Dichtringbereich 45 dichtend mit einem Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 zusammen.
Hinsichtlich der weiteren in 21 verwendeten Bezugsziffern wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
22 zeigt den Flüssigkeitsfilter 1 aus 21 in einem Längsschnitt gemäß der Schnittlinie XXII-XXII in 21. Radial außen liegt wieder der Deckel 21, hinter dem radial innen die Reinseite 11' liegt. Danach folgt radial nach innen der Filtereinsatz 3 mit dem Filterstoffkörper 30 und dem diesen radial innen unterstützenden Stützkörper 30'. Radial innen davon liegt dann das Ringsieb 40 des Siebelementes 4 und noch weiter radial innen schließlich der Ventilkörper 52, durch dessen Zentrum die Längsmittelachse 12 des Flüssigkeitsfilters 1 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft.
23 zeigt als Einzelteil in perspektivischer Ansicht das Siebelement 4 des Flüssigkeitsfilters nach 21. Auch hier besteht das Siebelement 4 aus dem hohlzylindrischen Ringsieb 40, dessen oberer Stirnendbereich 41 und untere Stirnendbereich 42 jeweils durch einen Aussteifungsring 47 mechanisch stabilisiert sind. Zwischen den beiden Aussteifungsringen 47 verlaufen in Axialrichtung sowie parallel zueinander und über den Umfang verteilt mehrere Aussteifungsstreben 47'.
Im Inneren des Siebelementes 4 liegt hier dessen Dichtringbereich 45, der radial innen und oben in einer Dichtlippe 45' ausläuft. Diese Dichtlippe 45' wirkt im zusammengebauten Zustand des Flüssigkeitsfilters 1 mit dem zugehörigen Außenumfangsbereich des Ventilkörpers zusammen.
24 zeigt in vergrößerter Darstellung den in 21 eingekreisten Bereich des Flüssigkeitsfilters 1, wobei auch in 24 das Filterumgehungsventil 5 geschlossen ist. Das Siebelement 4 ist hier an seinem oberen Stirnendbereich 41 mit dem Dichtkragen 34 der oberen Stirnscheibe 31 dichtend und axial unverschieblich verbunden. Eine Flüssigkeitsströmung durch den Flüssigkeitsfilter 1 von dessen Rohseite 10' zu dessen Reinseite 11 ist hier also wieder nur durch den Filterstoffkörper 30 möglich.
In der ersten Öffnungsstellung des Filterumgehungsventils 5, die in 25 gezeigt ist, ist der Ventilkörper 52 um einen gewissen Weg in Öffnungsrichtung relativ zu seinem Ventilsitz 53 verschoben. Gleichzeitig ist der Ventilkörper 53 auch relativ zu dem hier axial nicht beweglichen Siebelement 4 verschoben. Dabei ist das Siebelement 4 mit seinem Dichtringbereich 45 und der dort vorgesehenen Dichtlippe 45' gegen den zugehörigen Außenumfangsbereich 55 des Ventilkörpers 52 abgedichtet. Während der Verschiebung aus der Schließstellung in die in 25 gezeigte erste Öffnungsstellung bleibt diese Abdichtung bestehen. Somit wird ein Umgehungsströmungsweg 50 freigegeben, der durch das nun geöffnete Filterumgehungsventil 5 und durch das Ringsieb 40 des Siebelementes 4 verläuft.
In 26 ist der Zustand gezeigt, den das Filterumgehungsventil 5 bei noch weiter ansteigender Flüssigkeitsdruckdifferenz einnimmt. Hier ist der Ventilkörper 52 noch weiter in Öffnungsrichtung verschoben, wodurch gleichzeitig der Ventilkörper 52 auch relativ zu dem Siebelement 4 noch weiter verschoben ist. Dabei ist die Verschiebung nun so weit, dass der Außenumfangsbereich 55 außer Eingriff mit dem Dichtringbereich 45 und der Dichtlippe 45' des Siebelementes 4 gelangt; in Höhe der Dichtlippe 45' liegt nun ein Bereich des Ventilkörpers 52 mit einem kleineren Durchmesser. Hierdurch wird nun ein Umgehungsströmungswegquerschnitt 51 freigegeben, der die Rohseite 10' des Filters 1 unter Umgehung sowohl des Filterstoffkörpers 30 als auch des Ringsiebes 40 mit der Reinseite 11 verbindet. Damit ist auch hier eine Flüssigkeitsversorgung nachgeordneter Komponenten gewährleistet, wenn der Filterstoffkörper 30 und das Ringsieb 40 durch Schmutzpartikel verstopft sind.
27 zeigt einen Filtereinsatz 3 als Einzelteil in einer ersten Ausführung im Längsschnitt. Der Filtereinsatz 3 besteht aus einem Filterstoffkörper 30 in Form eines Hohlzylinders, der stirnseitig von zwei Stirnscheiben 31 abgedeckt ist. In Inneren des Filterstoffkörpers 30 ist ein gitterförmiger Stützkörper 30' angeordnet.
Die in 27 obere Stirnscheibe 31 besitzt eine zentrale Durchbrechung 32, die konzentrisch zur Längsmittelachse 12 des Filtereinsatzes 3 liegt. Ein umlaufender unterer Rand der Durchbrechung 32 bildet einen Ventilsitz 53 zum Zusammenwirken mit dem weiter oben beschriebenen Ventilkörper eines Umgehungsventils. Auf der Oberseite der oberen Stirnscheibe 31 sind mehrere Rastzungen 33 kranzförmig angeformt, die zum Zusammenwirken mit einem Deckel eines zugehörigen Filtergehäuses dienen.
Von der Unterseite der oberen Stirnscheibe 31 erstreckt sich ein umlaufender, hohlzylindrischer Dichtkragen 34 einstückig nach unten, der zum Zusammenwirken mit einem oberen Stirnendbereich eines Siebelementes dient, das mit dem hier nicht dargestellten Ventilkörper verbunden ist, wie weiter oben schon beschrieben wurde.
28 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Filtereinsatz 3 gemäß 27, wobei der Ausschnitt den linken oberen Endbereich des Filtereinsatzes 3 zeigt. Links in 28 ist ein Teil des Filterstoffkörpers 30 erkennbar, der an seinem oberen Stirnende von der oberen Stirnscheibe 31 abgedeckt ist. In Inneren des Filterstoffkörpers 30 liegt der Stützkörper 30'. Im Zentrum der oberen Stirnscheibe 31 liegt konzentrisch zu der Längsmittelachse 12 die zentrale Durchbrechung 32 mit dem daran unterseitig vorgesehenen Ventilsitz 53. Radial außen vom Ventilsitz 53 verläuft konzentrisch zu diesem der Dichtkragen 34. Von der Oberseite der Stirnscheibe 31 erstrecken sich die Rastzungen 33 nach oben, die die zentrale Durchbrechung 32 mit radialem Abstand umgeben.
29 zeigt die obere Stirnscheibe 31 des Filtereinsatzes 3 gemäß 27. Hier wird nochmals die zur Längsmittelachse 12 konzentrische Anordnung der Durchbrechung 32, des Ventilsitzes 53, des Dichtkragens 34 und des Kranzes der Rastzungen 33 deutlich.
In 30 ist der Filtereinsatz 3, wieder als Einzelteil, in einer zweiten Ausführung im Längsschnitt gezeigt. Auch hier besteht der Filtereinsatz 3 aus dem Filterstoffkörper 30, den beiden diesen stirnseitig einfassenden Stirnscheiben 31 und dem im Inneren angeordneten Stützkörper 30'. Die obere Stirnscheibe 31 ist auch hier konzentrisch zur Längsmittelachse 12 mit der zentralen Durchbrechung 32 und dem Ventilsitz 53 sowie dem Kranz von nach oben vorstehenden Rastzungen 33 ausgebildet.
Unterschiedlich zu dem Beispiel nach den 27 bis 29 ist hier, dass unterseitig mit der oberen Stirnscheibe 31 ein Siebelement 4 verbunden ist. Das Siebelement 4 umfasst ein hohlzylindrisches Ringsieb 40, das mit seinem oberen Stirnendbereich mit der Unterseite der oberen Stirnscheibe 31 verbunden ist, beispielsweise verrastet oder verschweißt oder verklebt. Damit ist hier das Siebelement 4 ein Teil des Filtereinsatzes 3.
In einem unteren, radial inneren Bereich besitzt das Siebelement 4 einen Dichtringbereich 45, der radial innen in einer flexiblen Dichtlippe 45' ausläuft. Die Dichtlippe 45' dient zum Zusammenwirken mit einem passenden Außenumfangsbereich eines zugehörigen Ventilkörpers, wie weiter oben schon beschrieben.
31 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Filtereinsatz 3 gemäß 30, auch hier wieder dessen linken oberen Endbereich. Links in 31 ist wieder ein Teil des Filterstoffkörpers 30 sichtbar, der an seiner oberen Stirnseite von der oberen Stirnscheibe 31 abgedeckt ist. Radial innen vom Filterstoffkörper 30 liegt der Stützkörper 30'. Die obere Stirnscheibe 31 hat auch hier wieder konzentrisch zur Längsmittelachse 12 die zentrale Durchbrechung 32, deren nach unten weisender Rand den Ventilsitz 53 bildet. Radial außen von der Durchbrechung 32 liegt an der Unterseite der Stirnscheibe 31 der Dichtkragen 34, der ringförmig umlaufend einstückig an die Stirnscheibe 31 angeformt ist.
Weiter zeigt die 31 einen Teil des Siebelementes 4 mit dem hohlzylindrischen Ringsieb 40. An seinem oberen Stirnendbereich 41 ist das Ringsieb 40 mit einem Aussteifungsring 47 mechanisch verstärkt und gleichzeitig dicht mit dem Dichtkragen 34 verbunden. Somit bildet hier das Siebelement 4 einen Teil des Filtereinsatzes 3.
Vom unteren Stirnendbereich 42 des Ringsiebes 40 geht nach radial innen und dann axial oben und dann wieder radial nach innen ein Dichtringbereich 45 aus, der radial innen in der flexiblen Dichtlippe 45' ausläuft. In einem in ein Filtergehäuse eingebauten Zustand des Filtereinsatzes 3 wirkt die Dichtlippe 45' mit einem im Richtung der Längsmittelachse 12 verschieblichen Ventilkörper zusammen, wie vorstehend schon erläutert.
32 zeigt die Stirnscheibe 31 des Filtereinsatzes 3 gemäß 30 im Schnitt. Konzentrisch zur Längsmittelachse 12 ist die zentrale Durchbrechung 32 mit dem nach unten weisenden Ventilsitz 53 angeformt. Oberseitig sind auf der Stirnscheibe 31 auch hier die Rastzungen 33 angeformt.

Radial außen von dem Ventilsitz 53 liegt an der Unterseite der Stirnscheibe 31 der ebenfalls konzentrisch zur Längsmittelachse 12 umlaufende Dichtkragen 34, der zum Verbinden mit dem hier nicht eingezeichneten Siebelement 4 dient. Um eine Rastverbindung zwischen der Stirnscheibe 31 und dem Siebelement 4 zu ermöglichen, ist bei dem Beispiel nach 32 der Dichtkragen 34 an seinem Innenumfang entsprechend konturiert ausgeführt; Somit kann das Siebelement 4 hier mit seinem oberen Aussteifungsring 47 einfach an die Stirnscheibe 31 verrrastet werden. Bezugszeichenliste:

Zeichen	Bezeichnung
1	Flüssigkeitsfilter
10	Anströmseite
10'	Rohseite
11	Abströmseite
11'	Reinseite
12	Längsmittelachse
13	Kontur
14	Dichtkragen an 13
2	Filtergehäuse
21	Deckel
22	Verschraubung
22'	Dichtung in 22
23	Rastring an 21
3	Filtereinsatz
30	Filterstoffkörper
30'	Stützkörper in 30
31	Stirnscheiben
32	zentrale Durchbrechung in 31
33	Rastzungen an 31
34	Dichtkragen an 31
4	Siebelement
40	Ringsieb
41	erster (oberer) Stirnendbereich von 4
42	zweiter (unterer) Stirnendbereich von 4
43	Führungs- und Zentrierrippen
44	Klemmring
45	Dichtringbereich
45'	Dichtlippe
46	Schmutzpartikelsammelbereich
47	Aussteifungsringe
47'	Aussteifungsstreben
5	Umgehungsventil
50	Umgehungsströmungsweg
50	Rohrstutzen
51	siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt
52	Ventilkörper
52'	Dichtbereich mit 53 an 52
53	Ventilsitz
54	Siebträger
55	Außenumfangsbereich
56	Feder
57	Ventilkäfig

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10063283 A1 [0002]
EP 1199093 A1 [0004]
US 5395518 A [0004]
JP 10-159530 A [0004]

Claims

Umgehungsventil (5) einer von einem fluiden Medium durchströmten, einen veränderlichen Strömungswiderstand aufweisenden Einrichtung (1), bestehend aus einem Ventilsitz (53) und einem mit dem Ventilsitz (53) zusammenwirkenden, durch eine Vorbelastungskraft in Schließrichtung beaufschlagten Ventilkörper (52), der durch eine einen vorgebbaren Grenzwert überschreitende Mediumdruckdifferenz zwischen Anströmseite (10) und Abströmseite (11) des Umgehungsventils (5) in Öffnungsrichtung bewegbar ist, wobei durch den Ventilsitz (50) ein die Anströmseite (10) und die Abströmseite (11) des Umgehungsventils (5) unter Umgehung der Einrichtung (1) verbindender Umgehungsströmungsweg (50) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass im Umgehungsströmungsweg (50) ein Siebelement (4) angeordnet ist und dass der Ventilkörper (52) zwei unterschiedliche, von der Mediumdruckdifferenz abhängige Öffnungsstellungsbereiche aufweist, wobei in einem ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) bei einer geringeren Mediumdruckdifferenz der gesamte Querschnitt des Umgehungsströmungsweges (50) von dem Siebelement (4) überdeckt ist und wobei in einem zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) bei einer größeren Mediumdruckdifferenz zusätzlich ein siebfreier Umgehungsströmungswegquerschnitt (51) freigegeben ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) nur noch einen Teil des Querschnitts des Umgehungsströmungsweges (50) überdeckt und so der zusätzliche siebfreie Umgehungsströmungswegquerschnitt (51) freigegeben ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) als Teil des Ventilkörper (52) ausgebildet und mit diesem relativ zu einer den Umgehungsströmungsweg (50) begrenzenden Kontur (13) bewegbar ist, dass das Siebelement (4) im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) an der Kontur (13) dichtend anliegend bewegbar ist und dass das Siebelement (4) im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) von der Kontur (13) beabstandet ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit dem Ventilkörper (52) lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, ist oder dass das Siebelement (4) mit dem Ventilkörper (52) fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist oder einstückig ausgeführt ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) als Teil der den Umgehungsströmungsweg (50) begrenzenden Kontur (13) ausgeführt ist, dass der Ventilkörper (52) in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich an dem Siebelement (4) dichtend anliegend axial bewegbar ist und dass der Ventilkörper (52) in seinem zweiten Öffnungsstellungsbereich vom Siebelement (4) beabstandet ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit seinem einen Stirnendbereich (41) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden, den Umgehungsströmungsweg (50) begrenzenden Kontur (13) konzentrisch zum Ventilsitz (53) dicht verbunden ist, dass das Siebelement (4) an seinem anderen Stirnendbereich (42) radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz (53) verlaufenden Dichtringbereich (45) aufweist und dass der axial bewegbare Ventilkörper (52) einen Außenumfangsbereich (55) aufweist, der im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) an dem Dichtringbereich (45) des Siebelementes (4) dichtend anliegend axial bewegbar ist und der im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) axial von dem Dichtringbereich (45) entfernt ist.
Umgehungsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Kontur (13) lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, ist oder dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Kontur (13) fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist oder einstückig ausgeführt ist.
Umgehungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) als hohlzylindrisches Ringsieb (40) mit einem im Betrieb der Einrichtung (1) nur nach oben hin offenen Schmutzpartikelsammelbereich (46) ausgeführt ist.
Umgehungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) zumindest je einen oberen und unteren in Umfangsrichtung verlaufenden Aussteifungsring (47) sowie mehrere zwischen den Aussteifungsringen (47) in Axialrichtung oder schräg zur Axialrichtung verlaufende Aussteifungsstreben (47') aufweist.
Umgehungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) radial außen über seinen Umfang verteilte Führungs- und Zentrierrippen (43) aufweist, die mit einem Innenumfang der den Umgehungsströmungsweg (50) begrenzenden Kontur (13) zusammenwirken.
Einrichtung (1) mit einem Umgehungsventil (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere Öl- oder Kraftstoff- oder Kühlwasserfilter einer Brennkraftmaschine, ist, mit einem Gehäuse (2) mit einem abnehmbaren Deckel (21), mit einem in eine Rohseite (10') der Einrichtung (1) einmündenden Einlass für zu filternde Flüssigkeit und einem von einer Reinseite (11') der Einrichtung (1) ausgehenden Auslass für gefilterte Flüssigkeit und mit einem die Rohseite (10') und die Reinseite (11') voneinander trennenden, auswechselbaren Filtereinsatz (3) aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben (31) eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper (30), und dass das Umgehungsventil (5) ein Filterumgehungsventil ist, dessen Ventilsitz (53) am Filtereinsatz (3) angeordnet oder ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (53) an einer zentralen Durchbrechung (32) in einer der beiden Stirnscheiben (31) des Filtereinsatzes (3) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (53) an der im Betrieb des Flüssigkeitsfilters (1) oberen Stirnscheibe (31) des Filtereinsatzes (3) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (52) im Inneren des hohlzylindrischen Filtereinsatzes (3) angeordnet und axial bewegbar geführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) als Teil des Ventilkörper (52) ausgebildet und mit diesem relativ zum Filtereinsatz (3) bewegbar ist, dass das Siebelement (4) im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) an dem Filtereinsatz (3) dichtend anliegend bewegbar ist und dass das Siebelement (4) im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) vom Filtereinsatz (3) beabstandet ist.
Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilsitz (53) aufweisende Stirnscheibe (31) konzentrisch zu dem Ventilsitz (53) einen axial zum Inneren des Filtereinsatzes (3) weisenden ringförmigen Dichtkragen (34) aufweist, dass der Dichtkragen (34) im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) dichtend mit einem freien Stirnendbereich (41) des mit dem Ventilkörper (52) axial bewegbaren Siebelementes (4) zusammenwirkt und dass im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) der freie Stirnendbereich (41) des mit dem Ventilkörper (52) axial bewegbaren Siebelementes (4) von dem Dichtkragen (34) axial beabstandet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) radial außen über seinen Umfang verteilte Führungs- und Zentrierrippen (43) aufweist, die mit einem Innenumfang des hohlzylindrischen Filtereinsatzes (3), insbesondere mit einem in diesem angeordneten durchbrochenen Stützkörper (30'), zusammenwirken.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) als Teil des Filtereinsatzes (3) ausgeführt ist, dass der Ventilkörper (52) in seinem ersten Öffnungsstellungsbereich an dem Siebelement (4) dichtend anliegend axial bewegbar ist und dass der Ventilkörper (52) in seinem zweiten Öffnungsstellungsbereich vom Siebelement (4) beabstandet ist.
Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit seinem einen Stirnendbereich (41) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (3) konzentrisch zum Ventilsitz (53) dicht verbunden ist, dass das Siebelement (4) an seinem anderen Stirnendbereich (42) radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz (53) verlaufenden Dichtringbereich (45) aufweist und dass der axial bewegbare Ventilkörper (52) einen Außenumfangsbereich (55) aufweist, der im ersten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) dichtend mit dem Dichtringbereich (45) des Siebelementes (4) zusammenwirkt und der im zweiten Öffnungsstellungsbereich des Ventilkörpers (52) axial von dem Dichtringbereich (45) entfernt ist.
Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (31) lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, ist oder dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (31) fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist oder einstückig ausgeführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstoffkörper (30) des Filtereinsatzes (3) eine Filterfeinheit zwischen 8 und 25 μm, vorzugsweise zwischen 12 und 17 μm, hat und dass das Siebelement (4) eine Siebfeinheit zwischen 100 und 1.000 μm, vorzugsweise zwischen 200 und 400 μm, hat.
Filtereinsatz (3) einer Einrichtung (1) nach Anspruch 18, wobei der Filtereinsatz (3) aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben (31) eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper (30) besteht und einen Ventilsitz (53) eines Filterumgehungsventil (5) aufweist und wobei der Ventilsitz (53) an einer zentralen Durchbrechung (32) in einer der beiden Stirnscheiben (31) des Filtereinsatzes (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die den Ventilsitz (53) aufweisende Stirnscheibe (31) konzentrisch zu dem Ventilsitz (53) einen axial zum Inneren des Filtereinsatzes (3) weisenden ringförmigen Dichtkragen (34) zum radial dichtenden Zusammenwirken mit einem freien Stirnendbereich (41) eines mit einem Ventilkörper (52) des Filterumgehungsventils (5) axial bewegbaren Siebelementes (4) aufweist.
Filtereinsatz (3) einer Einrichtung (1) nach Anspruch 19, wobei der Filtereinsatz (3) aus einem stirnseitig von zwei Endscheiben (31) eingefassten hohlzylindrischen Filterstoffkörper (30) besteht und einen Ventilsitz (53) eines Filterumgehungsventil (5) aufweist und wobei der Ventilsitz (53) an einer zentralen Durchbrechung (32) in einer der beiden Stirnscheiben (31) des Filtereinsatzes (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (31) ein Siebelement (4) in Form eines hohlzylindrischen Ringsiebes (40) mit seinem einen Stirnendbereich (41) konzentrisch zum Ventilsitz (53) dicht verbunden ist und dass das Siebelement (4) an seinem anderen Stirnendbereich (42) radial innen einen konzentrisch zum Ventilsitz (53) verlaufenden Dichtringbereich (45) zum Zusammenwirken mit einem Außenumfangsbereich (55) eines axial bewegbaren Ventilkörpers (52) des Filterumgehungsventil (5) aufweist.
Filtereinsatz nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (31) lösbar verbunden, insbesondere verpresst oder verklemmt oder verrastet oder verschraubt, ist oder dass das Siebelement (4) mit der den Ventilsitz (53) aufweisenden Stirnscheibe (31) fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt, ist oder einstückig ausgeführt ist.
Filtereinsatz nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstoffkörper (30) des Filtereinsatzes (3) eine Filterfeinheit zwischen 8 und 25 μm, vorzugsweise zwischen 12 und 17 μm, hat und dass das Siebelement (4) eine Siebfeinheit zwischen 100 und 1.000 μm, vorzugsweise zwischen 200 und 400 μm, hat