DE102023004894A1

DE102023004894A1 - Filtervorrichtung

Info

Publication number: DE102023004894A1
Application number: DE102023004894.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Marchlewitz; Volkmar Klein; Klaus Morgens
Original assignee: Hydac International GmbH
Current assignee: Hydac International GmbH
Priority date: 2023-11-28
Filing date: 2023-11-28
Publication date: 2025-05-28
Also published as: WO2025113972A1

Abstract

2. Filtervorrichtung mit einem Filterelement (10), das ein Elementmaterial (12) aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen (14, 16) erstreckt und das einen Hohlraum (18), insbesondere in Form eines Unfiltratraums umfasst, in den im Betriebszustand ein Rohr (20) mit einem geschlossen ausgeführten Umfangsmantel (22) über eine Durchlassstelle (38) in einer der Endkappen (14) eingesetzt ist, das endseitig jeweils eine Öffnung (24, 26) aufweist, von denen eine Öffnung (26) mit einem vorgebbaren, axialen Abstand zu der anderen Endkappe (16) in den Hohlraum (18) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Öffnung (24) des Rohres (20) von einem vorstehenden Rand (46) des Rohres (20) begrenzt ist, der sich auf einer Anlagefläche (48) der einen Endkappe (14) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem Filterelement, das ein Elementmaterial aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen erstreckt und das einen Hohlraum, insbesondere in Form eines Unfiltratraums umfasst, in den im Betriebszustand ein Rohr mit einem geschlossen ausgeführten Umfangsmantel über eine Durchlassstelle in einer der Endkappen eingesetzt ist, das endseitig jeweils eine Öffnung aufweist, von denen eine Öffnung mit einem vorgebbaren, axialen Abstand zu der anderen Endkappe in den Hohlraum ausmündet.
Durch DE 10 2019 005 325 A1 ist eine Filtervorrichtung mit einem Filtergehäuse bekannt, in dem ein austauschbares Filterelement aufgenommen ist und das ein Deckelteil aufweist, wobei das Elementmaterial endseitig von mindestens einer Endkappe begrenzt ist, die auf einen Fluidkanal aufgesetzt ist, wobei zwischen dieser einen Endkappe und im Fluidkanal eine Einrichtung zur Querkraftabstützung für das Filterelement vorgesehen ist, die das Filterelement gegenüber dem in das Innere des Filterelementes zumindest teilweise endseitig eingreifenden Fluidkanal abstützt.
Dergestalt ist eine Sicherung gegen eine Verlagerung oder Verwindung des Filterelementes durch auf dessen Außenseite einwirkende Kräfte erreicht.
Entsprechende Belastungen ergeben sich beispielsweise bei Einsatz der Vorrichtung bei mobilen Arbeitsgerätschaften, wobei durch Bewegung des Tanks verursachtes Schwappen des Fluids zu Strömungskräften am Filterelement führt ebenso wie zu dynamischen Belastungen durch einwirkende Beschleunigungskräfte.
Bei der bekannten Lösung liegt in der Einbausituation und in der üblichen Betriebsstellung ein Teil des Filterelementes über dem Ölspiegel respektive dem jeweils eingenommenen Flüssigkeitsstand oder Pegel im Fluidbehälter, regelmäßig in Form eines Vorratstanks, und hat insoweit Kontakt zur Atmosphäre. Dadurch ist der obere Teil des Filterelementes belüftet und läuft nach dem Abschalten der Maschine, beispielsweise in Form einer mobilen Arbeitsmaschine, wie einem Bagger, leer. Beim erneuten Einschalten wird dann die Luft in den Fluidbehälter geleitet und dort mittels der bekannten Elementlösung abgeschieden.
Durch DE 10 2008 012 521 A1 ist eine Filtervorrichtung bekannt, mit mindestens einem, vorzugsweise austauschbaren Filterelement, das von innen nach außen von einem abzureinigenden Fluid durchströmbar ist und das jeweils unter Beibehalten eines vorgebbaren Radialabstandes und unter Bildung eines Strömungsraumes von einer Gehäusewand umgeben ist, die mehrere Durchlassstellen aufweist, von denen ein Teil unterhalb des jeweiligen veränderbaren Fluidniveaus im Vorratstank und der andere Teil oberhalb dieses Fluidniveaus angeordnet ist.
Dank dieser Anordnung strömt das in den Fluidströmungsraum eintretende, vom jeweiligen Filterelement gereinigte Fluid im Bereich des jeweiligen Fluidniveaus und oberhalb desselben in laminarer Weise über die zuordenbaren Durchlassstellen in den Fluidbehälter und eine dabei unerwünscht auftretende Spritz- oder Schaumbildung beim austretenden Fluid ist derart mit Sicherheit vermieden.
Durch die deutsche Auslegungsschrift 1 006 739 ist eine Filtereinrichtung am Einfüllstutzen eines Kraftstoffbehälters, insbesondere von Kraftfahrzeugen bekannt, mit einem nur auf der Oberseite offenen, auf dem Grund des Behälterbodens aufsitzenden, das Filter umschließenden Gehäuse, wobei die Gehäusewand bis in nächste Nähe der Behälterdecke hochgezogen und der Gehäuseboden in an sich bekannter Weise nach unten abnehmbar ist. Das Rohr- oder Auslassende des Füllstutzens in Form eines umfangsseitig geschlossen ausgeführten Rohres weist einen Tragzapfen für die den Filter zwischen sich aufnehmenden Stützplatten auf, und das andere freie Rohrende des Einfüllstutzens, der aus dem Filter herausgeführt ist, ist in üblicher Weise mit einer Tankkappe verschließbar. Zwischen den beiden freien Rohrenden ist der rohrförmige Einfüllstutzen über eine längere Wegstrecke mit mehrfachen Umlenkungen im Tank und im Kraftfahrzeug außerhalb des Filters geführt. Dergestalt kann die Betankungsmöglichkeit für das Kraftfahrzeug beibehalten werden und im Verbrauchsfall muss nur der Filter gewechselt werden.
Dies vorausgeschickt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Lösungen unter Beibehalten ihrer Vorteile, wie beispielsweise einen raschen Wechsel eines verbrauchten Filterelementes gegen ein Neuelement zu tauschen, weiter zu verbessern. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die andere Öffnung des Rohres von einem vorstehenden Rand des Rohres begrenzt ist, der sich auf einer Anlagefläche der einen Endkappe abstützt, erstreckt sich das Rohr mit seinem geschlossen ausgeführten Umfangsmantel innerhalb der beiden Endkappen, mit dem dazwischen liegenden Elementmaterial, in einem den Unfiltratraum definierenden Bereich im Inneren des Filterelementes, der von den beiden Endkappen begrenzt ist. Vorzugsweise liegt dabei der vorstehende Rohrrand direkt auf der Oberseite der benachbart angeordneten Endkappe auf.
Hierdurch ist in den Hohl- oder Unfiltratraum ein Rohr mit dem geschlossen ausgeführten Umfangsmantel eingesetzt, das endseitig jeweils die Öffnung aufweist und dessen Länge derart bemessen ist, dass bei Einsatz des Filterelementes in einem Fluidbehälter in einer Betriebsstellung respektive im Betriebszustand die untere Öffnung des Rohres unterhalb eines vorgebbaren minimalen Flüssigkeitsstandes angeordnet ist. Dergestalt ist eine Art Tauchrohrlösung geschaffen und der anfallende Volumenstrom wird in jedem Fall unter den jeweiligen minimalen Ölspiegel im Fluidbehälter geführt, so dass hier keine Luft nachströmen kann und das Leerlaufen des Zulaufs respektive der Leitungen, an die das Filterelement angeschlossen ist, wird vermieden. Mit dem als Tauchrohr konzipierten Rohr wird also das einströmende Fluid unter das jeweilige Fluidniveau im Behälter geleitet, so dass auch bei großen Pendelvolumen zwischen minimalen und maximalen Flüssigkeitsständen im Behälter der Ausströmquerschnitt in den Behälter immer unterhalb des vorgebbaren minimalen Flüssigkeitsstandes im Behälter liegt.
Selbst im Rahmen eines Start-Stop-Betriebs, bei der die Arbeitshydraulik in kurzen Abständen ein- und ausgeschaltet wird, hat die Luft, die in den Fluidbehälter eingetragen wird, in jedem Fall genügend Zeit im Tank abgeschieden zu werden. Dergestalt kann es nicht zu einer Aufkonzentrierung der Luft im Tank kommen, selbst wenn bei ganz geringen Volumenströmen bereits Luft in den Tank eingetragen wird, dann aber häufig nicht schnell genug dort abgeschieden werden kann, mit der Folge, dass bei Lösungen im Stand der Technik Luft in der Arbeitshydraulik verbleibt, was die Steifigkeit der Ölsäule beeinträchtigt und zu Störsituationen an der Arbeitsmaschine führen kann. Mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist dies vermieden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass das Filterelement und das Rohr zwei miteinander in wieder lösbarer Weise verbundene Bauteile ausbilden. Dergestalt kann ein verbrauchtes Filterelement gegen ein Neuelement getauscht werden und das dabei zum Einsatz kommende Rohr kann mehrfach verwendet werden, was Kosten senken hilft.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass eine Positioniereinrichtung vorhanden ist, die mindestens ein Positioniermittel aufseiten der Auflagefläche der Endkappe aufweist, die mit mindestens einem korrespondierenden weiteren Positioniermittel aufseiten des Rohrrandes zusammenwirkt und dass die Positioniereinrichtung eine Verdrehsicherung zwischen Rohr und Filterelement bildet. Dergestalt ist eine bleibende Ausrichtung des Rohres gegenüber dem Filterelement gewährleistet, auch wenn die dahingehende Anordnung von einem unter Druck stehenden Fluidstrom angeströmt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass in axialer Ausrichtung des Rohres und über den Rohrrand vorstehend als einstückiger Bestandteil des Rohres eine Verlängerung vorhanden ist, die für einen Zulauf von Fluid ins Innere des Rohres mit Fluiddurchlässen versehen ist. Hierfür ist eine verbesserte Führung des Fluidstroms, insbesondere in Form eines Unfiltratstroms, über den Einlaufbereich des Rohres ins Innere des Filterelementes sowie in den Fluidbehälter erreicht. Vorzugsweise bildet dabei die Verlängerung des Rohres eine axiale Sicherung für das Filterelement im Vorrichtungsgehäuse aus, so dass in allen Richtungen -radial und axial- eine sichere Aufnahme des Filterelementes mit zugehörigem (Tauch-)rohr erreicht ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass die Fluiddurchlässe in der Verlängerung des Rohres von Stegen begrenzt sind, und dass die Positioniereinrichtung das Rohr in einer solchen Position hält, bei der der Anströmwiderstand für das Fluid begrenzt ist. Dergestalt ist sichergestellt, dass die Stege der Verlängerung mittels der radialen Positioniereinrichtung als Verdrehsicherung in einer Lage zum zugeführten Fluidstrom angeordnet sind, dass der Fluidstrom auf die geringstmögliche Fläche eines Steges auftrifft, so dass insoweit der Anströmwiderstand reduziert ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass die Länge des Rohres in Richtung der anderen Endkappe derart begrenzt ist, dass im Betrieb die der anderen Endkappe benachbarte Öffnung des Rohres unterhalb eines minimal möglichen Flüssigkeitsstandes in einem Fluidbehälter, in dem das Filterelement eingesetzt ist, endet. Vorzugsweise ist dabei weiter vorgesehen, dass das Rohr eine Länge aufweist, die zwischen 20 bis 90 %, besonders bevorzugt mehr als 2/3 der Länge des Elementmaterials entspricht. Dabei sollte in jedem Fall darauf geachtet, dass das freie Ende des Tauchrohres im Filterelement derart angeordnet ist, dass mit einem vertretbaren Druckverlust eine Ausströmung/Filtration möglich ist.
Im Rahmen einer sicheren Verankerung des Filterelementes im zugehörigen Filtergehäuse ist vorgesehen, dass am freien Ende der axialen Verlängerung als Teil der angesprochenen axialen Sicherung ein Anlagekonus vorgesehen ist. Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass am anderen Ende die Öffnung des Rohres, die der anderen Endkappe des Filterelementes benachbart ist, eine Abstützung in das Innere des Rohres eingreift, die vorzugsweise elastisch, insbesondere federelastisch nachgiebig ausgebildet ist. Dergestalt ist eine Lagerung in dem Vorrichtungsgehäuse über die Enden des Rohres erreicht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist vorgesehen, dass die eine Endkappe mit dem einen Positioniermittel eine Handhabe aufweist, die einen kranzförmigen Umfassungskörper mit von Verbindungsstegen begrenzten Durchtrittstellen aufweist, der die Verlängerung des Rohres, zumindest teilweise umfasst und der an seinem freien Ende einen federnd nachgiebigen Anlagerand aufweist. Dergestalt kann bei Abnahme eines Gehäusedeckels von sonstigen Teilen des Vorrichtungsgehäuses mittels der Handhabe eine einfache Entnahme eines verbrauchten Filterelementes gegen ein Neuelement von Hand durchgeführt werden. Ansonsten dient der angesprochene Kranz mit federnd nachgiebigen Anlagerand dazu, das Filterelement innerhalb des Vorrichtungsgehäuses in Position zu halten, in dem bevorzugt ein am Gehäuse festgelegter Gehäusedeckel auf den Anlagerand einen entsprechenden Anlagedruck ausübt.
Besonders bevorzugt ist wiederum vorgesehen, dass mittels der Positioniereinrichtung die Verbindungsstege des Umfassungskörpers zumindest in einer fiktiven Verlängerung gesehen, zumindest teilweise in Deckung mit den Stegen der Verlängerung des Rohres sind. Auch insoweit lässt sich vergleichbar der Anordnung, der die Fluiddurchlässe begrenzenden Stege des Rohres eine Widerstandsreduzierung beim Anströmen mit Fluid erreichen.
Die Erfindung betrifft auch ein Set, bestehend aus einem Filterelement, das ein Elementmaterial aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen erstreckt und einem darin aufgenommenen Rohr, das mit einem geschlossenen Umfangsmantel versehen ist und das über eine Durchlassstelle in einer der Endkappen hindurchtritt, und dass über diese Durchlassstelle hinaus das Rohr mit einer Verlängerung versehen ist, die mindestens einen Fluiddurchlass für Fluid aufweist. Dergestalt kann das Set als Ganzes im Bedarfsfall bei verbleibendem Vorrichtungsgehäuse vor Ort getauscht werden.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Filtervorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die

1 in der Art eines Längsschnittes die Filtervorrichtung als Ganzes, eingesetzt in einem Vorrichtungsgehäuse;
2 einen Längsschnitt durch ein Filterelement;
3 in perspektivischer Ansicht ein Rohr mit axialer Verlängerung;
4 in einer teilweise aufgeschnitten dargestellten perspektivischen Ansicht Teile des kopfseitigen Vorrichtungsgehäuses mit aufgenommenem Filterelement und eingesetztem (Tauch-)rohr;
5 und 6 in vergrößerter Darstellung einmal einen kopfseitigen und einmal einen fußseitigen Ausschnitt der Filtervorrichtung nach der 1.

Die in 1 gezeigte Filtervorrichtung weist ein Filterelement 10 auf mit einem Elementmaterial 12, das sich zwischen zwei Endkappen 14, 16 erstreckt und das einen Hohlraum 18, insbesondere in Form eines Unfiltratraums, umfasst. In den Hohlraum 18 ist ein Rohr 20 eingesetzt, das einen geschlossen ausgeführten Umfangsmantel 22 aufweist, wobei das Rohr 20 endseitig jeweils eine Öffnung 24, 26 besitzt. Die axiale Länge des Rohres 20 ist derart bemessen, dass bei Einsatz des Filterelementes 10 in einem Fluidbehälter 28, der in der 1 mit einem Teil seiner oberen Behälterwand 30 nur teilweise dargestellt ist, in der gezeigten Betriebsstellung die untere Öffnung 26 des Rohres 20 unterhalb eines vorgebbaren minimalen Flüssigkeitsstandes 32 angeordnet ist. Neben dem möglichen minimalen Flüssigkeitsstand 32 ist wiederum strichliniert auch ein maximal möglicher Flüssigkeitsstand 34 in dem Fluidbehälter 28 in der 1 eingezeichnet und das Differenzvolumen zwischen minimalem und maximalem Flüssigkeitsstand stellt das sogenannte Pendelvolumen im Fluidbehälter 28 dar. Oberhalb des jeweils angenommenen, maximal möglichen Flüssigkeitsstandes 34 ist im Fluidbehälter 28 in einem Raum 36 Luft aufgenommen, das aus dem Fluid ausgeschieden nach oben in den Raum 36 steigt. Das Luftvolumen im Raum 36 ist wie der Raum 36 selbst vom Volumen her veränderbar und hängt von dem jeweils eingenommenen Flüssigkeitsstand im Fluidbehälter 28 ab. Das Rohr 20 ist über eine zentrale Durchlassstelle 38 in der oberen Endkappe 14 eingesetzt und diese Durchlassstelle 38 in der oberen Endkappe 14 endet im Wesentlichen plan mit der oberen Öffnung 24 des Rohres 20. Die untere Öffnung 26 des Rohres 20 endet mit einem vorgebbaren axialen Abstand zu der anderen unteren Endkappe 16 in den Hohlraum 18 aus und stellt insoweit eine Fluidverbindung zum Unfiltratraum her.
Wie sich weiter aus der 1 ergibt, weist das Rohr 20 eine Länge auf, die in jedem Fall mehr als 2/3 der Länge des Elementmateriales 12 entspricht. Insbesondere weist die Länge des Elementmaterials 12 etwa 8/7 der Länge des Rohres 18 auf, gesehen in der vertikal verlaufenden Längsachse 40 des Filterelementes 10. Was die angegebene Länge des Rohres 20 anbelangt, sind dies jedoch nur exemplarische Angaben, von denen je nach Einsatzzweck der Filtervorrichtung auch abgewichen werden kann. In jedem Fall ist aber die zu wählende Länge des Rohres 20, das man fachsprachlich auch als Tauchrohr bezeichnet, vom Abstand obere Tank- oder Behälterwand 30 zum minimalen Fluid- oder Ölniveau 32 im Fluidbehälter 28 abhängig. Das Elementmaterial 12 ist aus einer plissierten, vorzugsweise mehrlagigen, Filtermattenbahn gebildet, die den zylindrisch ausgebildeten Hohlraum 18 umfasst, wobei das Rohr 20 und das zu einem Zylinder aufgestellte Elementmaterial 12 eine gemeinsame Achse in Form der Längsachse 40 des Filterelementes 10 haben. Ferner umgibt das Elementmaterial 12 mit einem vorgebbaren radialen Abstand das Rohr 20 und das Rohr 20 sowie das Elementmaterial 12 sind in Bezug zur angesprochenen Längsachse 40 koaxial zueinander angeordnet.
Das Elementmaterial 12 wird im üblichen Filtrationsbetrieb von innen nach außen durchströmt und stützt sich demgemäß an seiner Außenseite an einem fluiddurchlässigen Stützrohr 42 ab, das auch aus Einzelsegmenten in Übereinanderanordnung zusammengesetzt sein kann. Die insoweit aufgebaute Filtereinheit ist, wie sich dies insbesondere aus der 2 ergibt, umfangsseitig noch von einem Mantel 44 umgeben, der einzelne nicht näher dargestellte Fluiddurchlassstellen aufweist, insbesondere lassen sich an den Fluiddurchlassstellen des Mantels 44 aus dem Fluid abgeschiedene, einzelne Luftblasen, bedingt durch die Oberflächenspannung, zu größeren Blasen zusammenfassen und derart von ihrem Volumen her vergrößern, dass diese außerhalb des Mantels 44 im Fluid des Fluidbehälters 28 aufsteigen und in den oberen Luftraum 36 austreten. Derart begünstigt der rohrförmige Mantel 44, der mit einem vorgebbaren radialen Abstand das Stützrohr 42 umfasst, eine verlässliche Luftabscheidung aus dem über die Unfiltratseite respektive dem Hohlraum 18 eingebrachten Fluids. Sowohl das Stützrohr 42 als auch der rohrförmige Mantel 44 erstrecken sich zwischen oberer Endkappe 14 und unterer Endkappe 16 und sind mit diesen Kappen 14, 16, insbesondere in klebender Weise, fest verbunden.
Wie sich des Weiteren aus der 3 in Verbindung mit der 4 ergibt, weist das Rohr 20 auf seiner Oberseite einen vorstehenden umlaufenden Rand 46 auf, der die obere Öffnung 24 des Rohres 20 mit einem vorgebbaren Überstand umfasst, wobei dieser vorspringende Rand 46 des Rohres 20 sich auf einer ebenen Anlagefläche 48 der einen oberen Endkappe 14 abstützt. Insbesondere ist der Rand 46 quer verlaufend zu der Längsachse 40 des Filterelementes 10 ausgerichtet und liegt mit seiner Unterseite direkt auf benachbarten Teilen der Oberseite der oberen Endkappe 14 in abstützender Weise flächig an, insbesondere ist dabei die Anlagefläche 48 parallel zum Verlauf des Randes 46 ausgerichtet. Das Filterelement 10 als tauschbare und das Rohr 20 als bleibende Komponente bilden zwei miteinander in wieder lösbarer Weise verbundene Bauteile aus, so dass das Rohr 20 jeweils beibehalten werden kann und nur verbrauchte Filterelemente 10 sind gegen Neuelemente als zu tauschende Komponenten auszuwechseln.
Wie sich weiter aus der 4 ergibt, ist eine Positioniereinrichtung 50 vorhanden, die vier Positioniermittel 52 aufseiten der Anlagefläche 48 der oberen Endkappe 14 aufweist. Die einzelnen Positioniermittel 52 sind aus kreissegmentartigen Vorsprüngen oder Nasen an der Endkappe 14 gebildet, die diametral zur Längsachse 40 einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei zwischen einander benachbarten Positioniermitteln 52 ein gleicher radialer Abstand besteht und in Blickrichtung auf die 4 gesehen, ist das zuvorderst angeordnete Positioniermittel 52 der Positioniereinrichtung 50 der teilweise aufgeschnittenen Darstellung wegen weggelassen. Die segmentförmigen Positioniermittel 52 sind in Richtung der Öffnung 24 des Rohres 20 geschlossen bogenförmig ausgeführt.
Wie sich des Weiteren aus der 3 ergibt, weist der Rohrrand 46 als Teil der Positioniereinrichtung 50 weitere Positioniermittel 54 auf, die nunmehr als kreissegmentförmige Aussparungen ausgebildet sind, die wiederum in gleichem radialen Abstand voneinander gruppiert angeordnet sind und in den derart freigelassenen Eingriffsraum greifen die benachbart zugeordneten Positioniermittel 52 aufseiten der Anlagefläche 58 in loser Verbindung passgenau ein. Dergestalt sitzt mittels der Positioniereinrichtung 50 das Rohr 20 radial gesichert auf der Endkappe 14 des Filterelementes 10 auf.
Das Rohr 20 weist außenumfangsseitig unterhalb des radial vorstehenden Randes 46 und an diesen anschließend einen Ringbund 56 auf (5), der mit einer Ringnut 58 versehen, der Aufnahme eines Dichtmittels in Form eines O-Dichtringes 60 dient. Wie sich insbesondere weiter aus der 5 ergibt, liegt der O-Dichtring 60 mit seinem Außenumfang an einer Anlagefläche 64 eines Innenrandes 66 der oberen Endkappe 14 an. Entlang der derart gebildeten Anlagefläche 64 ist das Rohr 20 längsverfahrbar im Filterelement 10 geführt und im gezeigten Einbauzustand nach der 5 entsprechend mit einer Klemmvorspannung durch den O-Ring 60 festgelegt. Neben dem Innenrand 66 weist die obere Endkappe 14 auch einen Außenrand 68 auf und zwischen den nach unten vorspringenden Rändern 66, 68 ist in üblicher Weise ein Klebstoffbett 70 ausgebildet, das die obere freie Stirnseite des Elementmaterials 12 in der oberen Endkappe 14 fixiert. Der Außenumfang des umgelegten Randes 46 des Rohres 20 steht demgemäß in radialer Richtung gesehen über die Anlagefläche 64 mit dem O-Dichtring 60 der insoweit gezeigten Axialführung vor.
Wie sich weiter aus den Figuren ergibt, ist in axialer Ausrichtung des Rohres 20 gesehen koaxial zur Längsachse 40 und über den Rohrrand 46 nach oben vorstehend, als einstückiger Bestandteil des Rohres 20 eine Verlängerung 72 vorhanden, die für einen Zulauf 74 von Fluid ins Innere mit mindestens einem Fluiddurchlass, bevorzugt mit mehreren Fluiddurchlässen 76 versehen ist. Die Verlängerung 72 ist dergestalt käfigartig aufgebaut und die einzelnen Fluiddurchlässe 76 sind von vier Stegen 78 begrenzt, die einstückig mit dem Rand 46 verbunden sich in axialer Richtung mit vorgebbarer gleicher Länge bis zu einem Anlagekonus 80 erstrecken. Der Anlagekonus 80 verjüngt sich konisch in einem Winkel von etwa 45° gegenüber der horizontalen Ebene in Richtung des Inneren der Verlängerung 72. Die vier Stege 78 sind entlang des Randes 46 derart um die Längsachse 40 herumgruppiert, dass zwischen zwei benachbarten Stegen 78 in etwa mittig das ausgekehlte Positioniermittel 54 der Positioniereinrichtung 50 aufnehmen. Des Weiteren ist unterhalb des Auslaufes des Anlagekonus 80 ein umlaufender Stegrand 82 eingezogen, der mit Wandteilen der Stege 78 jeweils eine fensterartige, quadratische Fluiddurchlassstelle 76 begrenzt, die vom freien Durchflussquerschnitt her kleiner bemessen ist als das darunter liegende rechteckförmige Fenster 76, das jeweils begrenzt ist von einem Paar von benachbarten Stegen 78, dem zugehörigen Segment des Randes 46 und der benachbarten Unterseite des Stegrandes 82. Der dahingehende Stegrand 82 erhöht die Aussteifung für die Verlängerung 72 und führt zu einem verbesserten Fluideintritt von außen nach innen in Richtung der oberen Öffnung 24 des Rohres 20. Insgesamt bildet derart die Verlängerung 72 des Rohres 20 eine axiale Sicherung für das Filterelement 10 aus, das im Fluidbehälter 28 entsprechend in der Betriebsstellung aufgenommen ist.
Wie sich weiter aus den 1 und 5 ergibt, weist die Filtervorrichtung einen Filterkopf 84 auf, der mit seiner Unterseite über eine ringförmige Abdichtung 86 an der Oberseite des Fluidbehälters 28 in Form der oberen Behälterwand 30 stationär festgelegt ist. In den Filterkopf 84 ist von oben her ein Deckelteil 88 einschraubbar, das vom Filterkopf 84 entfernt eine zentrale Entnahmeöffnung 90 freigibt, für die Entnahme des Filterelementes 10. Ferner weist in Blickrichtung auf die 1 und 5 gesehen der Filterkopf 84 auf seiner linken Anschlussseite eine Anschlussstelle 92 für einen Unfiltratstrom auf. In der 4 ist die Filtervorrichtung nach den 1 und 5 um 180°gegenüber der Längsachse 40 gedreht dargestellt, so dass insoweit die Anschlussstelle 92 auf der rechten Seite liegt. Dabei sind die einzelnen Stege 78 der Verlängerung 72 mittels der Positioniereinrichtung 50 derart positioniert, dass nach Möglichkeit der jeweilige Steg 78 mit seiner außenseitigen, schmalen Begrenzungswand 94 dem Fluidstrom von der Anschlussstelle 92 kommend zugewandt ist, um den Anströmwiderstand zu begrenzen. Dergestalt lässt sich in jedem Fall verhindern, dass der Fluideintritt über die Anschlussstelle 92 auf die volle Stegfläche eines Steges 78 in diesem Bereich trifft, was insoweit den Durchflusswiderstand deutlich erhöhen würde. Insgesamt tritt der Unfiltratstrom über die Anschlussstelle 92 in den Innenraum 96 des Filterkopfes 84 ein und gelangt von dort aus über die Fluiddurchlässe 76 zwischen den Stegen 78 auf die Innenseite der Verlängerung 72 und mithin von dort aus über die obere Öffnung 24 sowie die Durchlassstelle 38 in den Innenraum 18 des Rohres 20. Nach Durchströmen des Rohres 20 von oben nach unten gelangt über die untere Öffnung 26 der Unfiltratstrom in den Innen- oder Hohlraum 18 des Filterelementes 10 und wird dergestalt beim Durchströmen des Elementmaterials 12 von innen nach außen abgereinigt. Das derart abgereinigte Fluid gelangt dann über die Durchlässe des Stützrohres 42 sowie die Öffnungen im Mantel 44 auf die Reinseite des Fluidbehälters 28 und führt dort zu einem Flüssigkeitsstand zwischen unterem minimalen 32 und maximal möglichen oberen 34 Flüssigkeitsstand (1).
Neben einer Fixierung des Rohres 20 mit Verlängerung 72 über die Führung mit Anlagefläche 64 und O-Dichtring 60 ist das untere Ende des Rohres 20 gleichfalls in seiner koaxialen Position zur Längsachse 40 des Filterelementes 10 fixiert. Hierfür greift eine elastisch nachgiebige, schleifenförmige Abstützung 98 (6) über die untere Öffnung 26 des Rohres 20 bündig anliegend in das Rohrinnere ein. Die dahingehende Abstützung 98 ist einstückiger Bestandteil eines Strömungskorbes 100, der fensterartige Öffnungen 102 aufweist. Der dahingehende Strömungskorb 100 ist mit der unteren Endkappe 16 verbunden und greift von unten her in das untere Ende des hohlzylinderförmigen, plissierten Elementmaterials 12 ein. Die untere Endkappe 16 weist einzelne Verrastungshaken 104 entlang ihres Außenumfanges auf, die sich mit korrespondierenden Verrastungshaken 106 eines unteren Deckelteiles 108 drehend verrasten lassen, das mittig mit einer Bypassventilanordnung 110 versehen ist.
In der festgelegten Stellung des Deckelteiles 108, gemäß der Darstellung nach den 1 und 6, verschließt ein federbelasteter Ventilteller 112 der Bypassventilanordnung 110 einen bodenseitigen Durchfluss vom Hohlraum 18 des Filterelementes 10 kommend in Richtung des Inneren des Fluidbehälters 28. Ist das Elementmaterial 12 des Filterelementes 10 durch Partikelverschmutzung verblockt, steigt der Differenzdruck im Inneren des Filterelementes 10 an und bei einem vorgebbaren Grenzwert öffnet die Bypassventilanordnung 110, in dem der Ventilteller 112 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 114 den Fluidweg nach außen hin frei gibt. Dabei durchströmt das Unfiltrat vom Rohr 20 kommend die fensterartigen Öffnungen 102 im Strömungskorb 100, bevor dergestalt das Unfiltrat auf den federbelasteten Ventilteller 112 für einen Öffnungsvorgang trifft. Dahingehend bodenseitige Bypassventilanordnungen 110 sind im Stand der Technik üblich, ebenso wie eine Verrastung 104, 106 des Deckelteils 108 am sonstigen Korpus des Filterelementes 10, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr detailliert eingegangen wird. In jedem Fall greift jedoch das Elementmaterial 12 des Filterelementes 10 sowie Teile des Stützrohres 42 und der untere Rand des Mantels 44 in eine bettförmige Aufnahme der unteren Endkappe 16 ein und sind dergestalt über ein weiteres Klebstoffbett 116 mit der unteren Endkappe 14 fest verbunden.
Wie sich weiter aus der 2 ergibt, weist die eine obere Endkappe 14 mit dem einen Positioniermittel 52 der Positioniereinrichtung 50 eine Handhabe 118 auf, die einen kranzförmigen Umfassungskörper 120 mit von Verbindungsstegen 122 begrenzten Durchtrittsstellen 124 für Unfiltrat aufweist, wobei der dahingehende Umfassungskörper 120 die Verlängerung 72 zumindest teilweise umfasst, was sich insbesondere aus der Darstellung nach der 4 ergibt. In jedem Fall werden dabei die unteren fensterartigen Fluiddurchlässe 76 in der Verlängerung 72 umgriffen und der Anlagekonus 80 mit den darunterliegenden, quadratischen Fluiddurchlässen 76 sind vom Umfassungskörper 120 nach oben hin freigelassen. Mittels der Positioniereinrichtung 50 ist dafür Sorge getragen, dass die Verbindungsstege 122 des Umfassungskörpers 120 in einer fiktiven radialen Verlängerung gesehen zumindest teilwiese in Deckung mit den Stegen 78 der Verlängerung 72 gebracht sind, um dergestalt gleichermaßen den Strömungswiderstand für den Eintritt des Unfiltratstroms in den Innenraum 96 des Filterkopfes 84 zu minimieren.
Des Weiteren weist der Umfassungskörper 120 an seiner oberen freien Stirnseite und die Verbindungsstege 122 nach oben hin abschließend einen umlaufenden, ringförmigen Anlagerand 126 auf. Der dahingehende Anlagerand 126 ist federelastisch ausgebildet und weist hierfür eine umlaufende Wellenform auf, wobei sich ein Wellenberg 128 zwischen zwei benachbarten Verbindungsstegen 122 befindet und ein Wellental 130 ist demgegenüber an einer jeden Verbindungsstelle zwischen Anlagerand 126 und einem Verbindungssteg 122 gebildet, in Form einer eben verlaufenden Anbindungsfläche. Im festgelegten Zustand des Deckelteils 108 drückt dessen freier unterer Rand 132 auf die benachbarte, randseitige Oberseite des federelastisch nachgiebigen Anlagerandes 126 und über die inherente Vorspannung des Anlagerandes 126 wird kraftschlüssig das Filterelement 10 in Position in seiner Betriebsstellung gehalten. Insoweit wird die federelastisch bedingte Vorspannkraft über den Anlagerand 126 an die anschließenden Verbindungsstege 122 weitergegeben und über diese die Festlegekraft in die obere Endkappe 14 eingeleitet.
Für eine axiale Fixierung des Filterelementes 10 als Ganzes ist der obere Anlagekonus 80 auf seiner konisch verlaufenden Innenseite und ebenso mit seinem freien Außenrand mit Stützflächen 134 (5) versehen für eine mögliche Abstützung mit der benachbarten Innenwandseite des Deckelteiles 88. Insoweit weist das Deckelteil 88 auf seiner Innenumfangsseite auch mehrere radial nach innen vorstehende einzelne Führungsstege 136 sowie einen Führungsring 138 auf, die der Zentrierung des Filterelementes 10 dienen und darüber hinaus eine Aufsetzführung für das Deckelteil 88 ausbilden, sobald dieses über eine zugehörige Gewindestrecke 140 in den Filterkopf 84 eingeschraubt wird. Dabei übergreifen die Führungsstege 136 des Deckelteils 88 den Außenrand der Verlängerung 72 mit radialem Abstand und der Führungsring 138 weist mit axialem Abstand in Richtung des Inneren des Anlagekonus 80.
Insgesamt ist mit der erfindungsgemäßen Lösung ein Set realisiert, bestehend aus einem Filterelement 10, das ein Elementmaterial 12 aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen 14, 16 erstreckt und einem darin aufgenommenen Rohr 20, das mit einem geschlossenen Umfangsmantel 22 versehen ist, und das über eine Durchlassstelle 38 in der oberen Endkappe 14 hindurchtritt, wobei über diese Durchlassstelle 38 hinaus das Rohr 20 mit einer Verlängerung 72 versehen ist, die mindestens einen Fluiddurchlass 76 für einen Unfiltratstrom an abzureinigendem Fluid aufweist. Dabei ist bevorzugt das Rohr 20 im Rahmen eine Tauschvorganges für das Filterelement 10 von diesem separierbar und wiederverwendbar. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2019 005 325 A1 [0002]
DE 10 2008 012 521 A1 [0006]

Claims

Filtervorrichtung mit einem Filterelement (10), das ein Elementmaterial (12) aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen (14, 16) erstreckt und das einen Hohlraum (18), insbesondere in Form eines Unfiltratraums umfasst, in den im Betriebszustand ein Rohr (20) mit einem geschlossen ausgeführten Umfangsmantel (22) über eine Durchlassstelle (38) in einer der Endkappen (14) eingesetzt ist, das endseitig jeweils eine Öffnung (24, 26) aufweist, von denen eine Öffnung (26) mit einem vorgebbaren, axialen Abstand zu der anderen Endkappe (16) in den Hohlraum (18) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Öffnung (24) des Rohres (20) von einem vorstehenden Rand (46) des Rohres (20) begrenzt ist, der sich auf einer Anlagefläche (48) der einen Endkappe (14) abstützt.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (10) und das Rohr (20) zwei miteinander in wieder lösbarer Weise verbundene Bauteile ausbilden.
Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniereinrichtung (50) vorhanden ist, die mindestens ein Positioniermittel (52) aufseiten der Anlagefläche (48) der einen Endkappe (14) aufweist, die mit mindestens einem korrespondierenden weiteren Positioniermittel (54) aufseiten des Rohrrandes (46) zusammenwirkt und dass die Positioniereinrichtung (50) eine Verdrehsicherung zwischen Rohr (20) und Filterelement (10) bildet.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Ausrichtung des Rohres (20) und über den Rohrrand (46) vorstehend als einstückiger Bestandteil des Rohres (20) eine Verlängerung (72) vorhanden ist, die für einen Zulauf (74) von Fluid ins Innere des Rohres (20) mit Fluiddurchlässen (76) versehen ist.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (72) des Rohres (20) eine axiale Sicherung für das Filterelement (10) ausbildet.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluiddurchlässe (76) in der Verlängerung (72) des Rohres (20) von Stegen (78) begrenzt sind, und dass die Positioniereinrichtung (50) das Rohr (20) in einer solchen Position hält, bei der der Anströmwiderstand für das Fluid begrenzt ist.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Rohres (20) in Richtung der anderen Endkappe (16) derart begrenzt ist, dass im Betrieb die der anderen Endkappe (16) benachbarte Öffnung (26) des Rohres (20) unterhalb eines minimal möglichen Flüssigkeitsstandes (32) in einem Fluidbehälter (28), in dem das Filterelement (10) eingesetzt ist, endet.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (20) eine Länge aufweist, die zwischen 20 bis 90%, besonders bevorzugt mehr als 2/3 der Länge des Elementmateriales (12) entspricht.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende der axialen Verlängerung (72) als Teil der axialen Sicherung ein Anlagekonus (80) vorgesehen ist.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Öffnung (26) des Rohres (20), die der anderen Endkappe (16) benachbart ist, eine Abstützung (98) in das Innere des Rohres (20) eingreift.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Endkappe (14) mit dem einen Positioniermittel (52) eine Handhabe (118) aufweist, die einen kranzförmigen Umfassungskörper (120) mit von Verbindungsstegen (122) begrenzten Durchtrittstellen (124) aufweist, der die Verlängerung (72) des Rohres (20) zumindest teilweise umfasst und der an seinem freien Ende einen federnd nachgiebigen Anlagerand (126) aufweist.
Filtervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Positioniereinrichtung (50) die Verbindungsstege (122) des Umfassungskörpers (120) zumindest in einer fiktiven Verlängerung gesehen zumindest teilweise in Deckung mit den Stegen (78) der Verlängerung (72) bringbar sind.
Set, bestehend aus einem Filterelement (10), das ein Elementmaterial (12) aufweist, das sich zwischen zwei Endkappen (14, 16) erstreckt und einem darin aufgenommenen Rohr (20), das mit einem geschlossenen Umfangsmantel (22) versehen ist und das über eine Durchlassstelle (38) in einer der Endkappen (14) hindurchtritt, und dass über diese Durchlassstelle (38) hinaus das Rohr (20) mit einer Verlängerung (72) versehen ist, die mindestens einen Fluiddurchlass (76) für Fluid aufweist.