FILTERVORRICHTUNG MIT ADAPTERTEIL

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Flüssigkeitsfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Filterelement zur Aufnahme in der Filtereinrichtung und ein Adapterteil zur Anordnung an dem Filterelement. Stand der Technik

In der DE 10 2009 033 263 A1 wird ein Kraftstofffilter beschrieben, der ein hohlzylindrisches Filterelement aufweist, das radial von außen nach innen von dem Kraftstoff durchströmt wird und stirnseitig von Endscheiben abgedeckt ist. Zur Stabilisierung ist in den Innenraum des Filterelementes ein gitterförmiger Stützkörper eingesetzt, in dem ein Bypassventil mit einem federkraftbeaufschlagten Ventil körper aufgenommen ist, der im regulären Filtrationsbetrieb eine Abströmöffnung des zylindrischen Innenraums in einer der Endscheiben verschließt. In diesem Zustand durchströmt das Rohfluid das Filterelement radial von außen nach innen und wird axial über die dem Umgehungsventil axial gegenüberliegende Seite aus dem Hohlraum abgeleitet. Wird der Strömungswider- stand auf Grund einer Verschmutzung des Filterelementes zu hoch, öffnet das Umgehungsventil, so dass das Rohfluid unter Umgehung des Filterelementes unmittelbar zur Reinseite gelangen kann.

Ein vergleichbarer Flüssigkeitsfilter wird auch in der EP 1 199 093 A1 beschrieben, die ebenfalls ein Umgehungsventil im Innenraum eines hohlzylindrischen Filterelementes zeigt, dessen Ventilkörper durch die Kraft eines Federelementes gegen die Öffnung in einer stirnseitigen Endscheibe des Filterelementes kraftbeaufschlagt ist.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Filtereinrichtung mit hohlzylindrischem Filterelement und integriertem Umgehungsventil in konstruktiv einfacher Weise vielseitig einsetzbar auszubilden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird zur Filtration eines Fluids eingesetzt, vor- zugsweise einer Flüssigkeit wie z.B. einem Schmieröl oder Kraftstoff. Gegebenenfalls kann die Filtereinrichtung auch zur Filtration eines gasförmigen Fluids verwendet werden. Die Filtereinrichtung weist ein hohlzylindrisches Filterelement auf, das in einem Filtergehäuse aufgenommen ist und radial von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Bevorzugt erfolgt die Durchströmungsrichtung radial von außen nach innen.

Der innen liegende Hohlraum im Filterelement bildet einen Strömungsraum, welcher bei radialer Durchströmung von außen nach innen die Reinseite darstellt, aus der das gereinigte Fluid axial abströmt. Die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Filterelementes sind jeweils von einer Endscheibe abgedeckt, wobei in zumindest eine End- Scheibe eine Strömungsöffnung für den axialen Übertritt des Fluids eingebracht ist. Der Filtermediumkörper des Filterelementes ist beispielsweise als Faltenfilter ausgeführt und besteht aus Papier oder Vlies.

In das Filterelement ist ein Bypass- bzw. Umgehungsventil integriert, dessen Ventil- körper von einem Federelement in die Schließposition kraftbeaufschlagt ist. Im normalen Betriebsmodus ist das Umgehungsventil geschlossen, der Ventilkörper verschließt eine Bypassoffnung zwischen dem innen liegenden Hohlraum im Filterelement und dem das Filterelement umgebenden Raum. Steigt der Druck im Rohfluid über einen Schwellenwert, wird der Filterkörper gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Feder- elementes aus der Schließposition in die Öffnungsposition verstellt, wodurch der Bypass freigegeben ist und das Rohfluid unmittelbar unter Umgehung des Filtermediumkörpers von der Rohseite zur Reinseite überströmen kann. Im Normal modus - dem regulären Filtrationsbetrieb mit einem Druck im Rohfluid unterhalb des Schwellenwertes - ist das Umgehungsventil geschlossen, so dass das Rohfluid durch den Filtermedium- körper des Filterelementes strömt.

An der Stirnseite des Filterelementes ist ein Adapterteil angeordnet, das separat von den Endscheiben ausgebildet ist und mit dem Ventilkörper des Bypass- bzw. Um- gehungsventils zusammenwirkt. Vorzugsweise bildet das Adapterteil den Ventilsitz aus, gegen den der Ventilkörper des Bypass- bzw. Umgehungsventils im geschlossenen Zustand dichtet. Das Adapterteil kann den Verstellweg des Ventilkörpers in der Schließposition des Ventils begrenzen. Das Adapterteil bildet somit einen Bestandteil des Um- gehungsventils. Das Adapterteil weist außerdem einen Strömungsanschlussabschnitt auf, über den der Innenraum im hohlzylindrischen Filterelement mit einer Anschlussleitung bzw. einem Anschlussrohr für das Fluid verbunden werden kann. Dem Adapterteil kommt somit eine doppelte Funktion zu: Zum einen wirkt das Adapterteil mit dem Ventilkörper des Umgehungsventils zusammen, indem der Ventilkörper durch die Kraft des Federelementes gegen eine Bypassöffnung im Adapterteil kraftbeaufschlagt wird, zum andern erfolgt die Strömungsführung zwischen dem Innenraum im Filterelement und einer Anschlussleitung über den Strömungsanschlussabschnitt des Adapterteils. Die Bypassöffnung im Adapterteil liegt bevorzugt radial außerhalb des Strömungsanschlussabschnittes.

Auf Grund dieser Ausführung des Adapterteils ist es möglich, die Strömungsführung im Normalmodus - bei geschlossenem Umgehungsventil - sowie die Strömungsführung über das Umgehungsventil auf der gleichen Stirnseite des Filterelements durchzuführen. Somit kann die Filtereinrichtung beispielsweise bei einer Verwendung als Ölfilter in aufrecht stehender Position - bei vertikal verlaufender Filterlängsachse - mit ihrem unteren Ende beispielsweise in den Ölsumpf in einer Ölwanne einragen, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei einer Öffnung des am oberen Ende des Ölfilters angeordneten Umgehungsventils stark verschmutztes Öl aus dem Boden der Ölwanne unmittelbar von der Roh- zur Reinseite gelangt. Das Umgehungsventil befindet sich benachbart zur oben liegenden Endscheibe des Filterelementes. Bei radialer Durchströmung des Filterelementes von außen nach innen bildet der Innenraum im hohlzylindrischen Filterelement die Reinseite, aus der das gereinigte Fluid im Normalbetrieb über den Strömungsanschlussabschnitt des Adapterteils abgeleitet wird. Das Adapterteil sitzt an der Stirnseite des Filterelementes und übergreift den innen liegenden Hohlraum. Der Strömungsanschlussabschnitt verläuft vorzugsweise als Stutzen in Achsrichtung und kann für den Anschluss einer weiteren Rohrleitung verwendet werden, über die das gereinigten Fluid abgeleitet wird. Vorteilhafterweise nimmt der Anschlussstutzen ein umlaufendes Dichtungselement auf, um einen strömungsdichten Anschluss mit der weiteren Rohrleitung oder einem Gegenstück zu ermöglichen. Das Dichtungselement kann als O-Ring, als Rechteckdichtung oder als Dichtwulst ausgeführt sein. Als Werkstoff kann beispielsweise ein Elastomere oder ein Vlies eingesetzt werden. Alternativ kann das Dichtungselement auch direkt an den Anschlussstutzen angeformt sein, beispielsweise durch ein 2K-Spritzgussverfahren, oder materialeinheitlich mit dem Adapterteil ausgebildet sein.

Die mindestens eine, vorteilhafterweise mehrere Bypassöffnungen im stirnseitigen Adapterteil befinden sich in Radialrichtung innerhalb des Durchmessers des innen liegenden Hohlraums im Filterelement, so dass mit dem Öffnen des Ventilkörpers eine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem die Stirnseite des Filterelementes umgebenden Raum und dem innen liegenden Hohlraum besteht. Die Bypassöffnungen liegen zugleich radial außerhalb des Anschlussstutzens. In einer bevorzugten An- Ordnung sind mehrere Öffnungen ringförmig in radialem Abstand um den Anschlussstutzen herum angeordnet. Mit dem Öffnen des Ventilkörpers strömt Rohfluid durch die Bypassöffnungen in den Hohlraum, aus dem das ungereinigte Fluid axial über den Anschlussstutzen im Adapterteil abgeleitet wird. Das Adapterteil ist auf die Stirnseite des Filterelementes aufgesetzt und übergreift den Hohlraum im Filterelement in strömungsdichter Weise. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung bildet das Adapterteil zugleich eine der stirnseitigen Endscheiben; in diesem Fall kann das Adapterteil mit der Stirnseite des Filterelements verleimt oder verklebt sein. In einer alternativen Ausführung kann das Adapterteil unlösbar mit einer End- Scheibe des Filterelementes verbunden sein, insbesondere durch eine Schweißung auf die Stirnseite des Filterelementes, beispielsweise mittels Spiegelschweißen.

Es ist aber auch eine Ausführung von Adapterteil und Endscheibe möglich, wobei das separate Adapterteil die Endscheibe in Radialrichtung vollständig oder teilweise übergreift. Zwischen der stirnseitigen Endscheibe am Filterelement und dem aufgesetzten Adapterteil kann ein Dichtungselement oder ein Vliesring angeordnet sein, das bzw. der unmittelbar benachbart zur Strömungsöffnung in der Endscheibe und somit zum Hohlraum im Filterelement angeordnet ist. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring kann ggf. einen L-förmigen Querschnitt aufweisen und in den Hohlraum axial einragen. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring verhindert, dass Fehlströme zwischen der Stirnscheibe und dem Adapterteil im Normalmodus zwischen der Umgebung und dem Hohlraum entstehen können. Das Dichtungselement bzw. der Vliesring kann ggf. auch als eine Klebeschicht ausgeführt sein, mit der das Adapterteil auf die Stirnseite des Filter- elementes aufgeklebt ist.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Adapterteil mindestens ein in den Hohlraum des Filterelements einragendes Klemmelement auf, das das Adapterteil form- oder kraftschlüssig mit dem Filterelement verbindet und axial am Filterelement sichert. Es können beispielsweise über den Umfang verteilt mehrere Klemmelemente am Adapterteil angeformt sein, um das Adapterteil mit gleichmäßiger Kraftverteilung am Filterelement zu halten. Das Klemmelement übergreift vorteilhafterweise axial die Endscheibe und ragt radial in das Filtermittel bzw. den Filtermediumkörper des Filterelements ein.

In das Filterelement kann ein Stütz- bzw. Mittelrohr integriert sein, dessen Wandung hinreichend große Durchströmungsöffnungen aufweist, um die radiale Durchströmung des Filterelementes nicht zu behindern. Das Mittelrohr verleiht dem Filterelement zusätzliche Stabilität. Zugleich kann das Mittelrohr zur Sicherung und Halterung des Ventilkörpers sowie des Federelementes verwendet werden, das den Ventilkörper in Richtung der Schließposition des Umgehungsventils beaufschlagt. Der Ventilkörper ist beispielsweise formschlüssig am Mittelrohr gehalten, zum Beispiel in das Mittelrohr ein- geklipst, wobei eine axiale Relativbewegung des Ventilkörpers gegenüber dem Mittelrohr möglich ist, um die Öffnungs- und Schließbewegung ausführen zu können.

Die Filtereinrichtung kann zweiteilig ausgeführt sein, indem das Gehäusebauteil mit dem Mittelrohr und den Komponenten des Umgehungsventils eine erste Baueinheit und das Filterelement mit dem Adapterteil die zweite Baueinheit bilden, wobei die beiden Baueinheiten zu der Filtereinrichtung zusammengesetzt werden können.

Das Klemmelement an dem Adapterteil übt eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Filtermediumkörper oder das Material der Endscheibe aus, welche sich axial geringfügig in das Material des Filtermediumkörpers hinein erstreckt. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die einzelnen Bauteile einer als Ölfilter ausgeführten Filtereinrichtung vor der Montage, mit einem hohlzylindrischen Filterelement, auf das stirnseitig ein Adapterteil aufgesetzt ist, sowie mit einem aufnehmenden Gehäusebauteil mit einem Mittelrohr und einem am Mittelrohr gehaltenen Ventilkörper eines Umgehungsventils,

Fig. 2 die Filtereinrichtung gemäß Fig. 1 im zusammengebauten Zustand. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 und 2 zeigen eine als Ölfilter ausgeführte Filtereinrichtung 1 mit einem Gehäusebauteil 2, das Teil eines Filtergehäuses ist, und einem in das Gehäusebauteil 2 einsetzbaren Filterelement 3, das hohlzylindrisch ausgeführt ist und radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird. Das Filterelement 3 weist einen innen liegenden Hohlraum 4 auf, der die Reinseite des Filterelementes bildet. An beiden Stirnseiten des Filterelementes 3 befinden sich Endscheiben 5, 6, die den Filtermediumkörper des Filterelementes 3 axial strömungsdicht abschließen.

Das Gehäusebauteil 2 ist als eine Einschraubeinheit ausgeführt, die einen Deckel bildet, und weist eine außen liegende Verzahnung auf, welche es ermöglicht, das Gehäusebauteil 2 von unten in ein aufnehmendes Gehäuse einzuschrauben. Im Bodenbereich des Gehäusebauteils 2 befindet sich eine Ablassschraube 7, die im montierten Zustand mit dem Hohlraum 4 im Filterelement 3 strömungsverbunden ist. Mit dem Aufschrauben der Ablassschraube 7 kann Öl, welches sich im Gehäusebauteil 2 ange- sammelt hat, abgelassen werden. Die Filtereinrichtung 1 nimmt im montierten Zustand die in Fig. 2 dargestellte Lage ein, in der die Filterlängsachse 8 zumindest annähernd in Vertikalrichtung verläuft. Die Filtereinrichtung 1 umfasst des Weiteren ein Mittelrohr 9, das im montierten Zustand in den Hohlraum 4 im Filterelement 3 einragt und das Filterelement zusätzlich stabilisiert. Das Mittelrohr 9 liegt an der Innenwand des Hohlraums 4 an und weist große Strömungsöffnungen auf, durch die das Fluid bei der Durchströmung des Filterelemen- tes hindurchtreten kann. Das Mittelrohr 9 ist am Boden des Gehäusebauteils 2 gehalten, beispielsweise mittels Verrastung.

Das Filterelement 3 ist mit einem Umgehungsventil 10 ausgestattet, das im geöffneten Zustand die Roh- mit der Reinseite unmittelbar verbindet, so dass das Fluid unter Um- gehung des Filtermediumkörpers direkt in den Hohlraum 4 gelangt. Das Umgehungsventil 10 umfasst einen Ventilkörper 1 1 , der axial verstellbar am Mittelrohr 9 gehalten ist, sowie ein Federelement 12 als Ventilfeder, das am Mittelrohr 9 abgestützt ist und den Ventilkörper 1 1 axial in Richtung der Schließposition beaufschlagt. Der Ventilkörper 1 1 ist über einen hakenförmigen Abschnitt 13, der eine radial nach außen gerichtete Hakennase aufweist, am Mittelrohr 9 verrastet, indem der hakenförmige Abschnitt 13 eine in Umfangsrichtung verlaufende Strebe am Mittelrohr 9 hintergreift. Dies ermöglicht es dem Ventilkörper 1 1 , eine axiale Stellbewegung zwischen seiner Schließ- und seiner Öffnungsposition gegenüber dem Mittelrohr 9 auszuführen, zugleich ist der Ventilkörper 1 1 in Achsrichtung verliersicher am Mittelrohr 9 gehalten. Im montierten Zustand be- finden sich Ventilkörper 1 1 und Federelement 12 im Hohlraum 4 des Filterelementes 3.

Auf die oben liegende Stirnseite des Filterelementes 3 ist ein Adapterteil 14 aufgesetzt, das zum einen mit dem Umgehungsventil 10 zusammenwirkt und zum andern über einen Anschlussstutzen 15 eine Strömungsverbindung zwischen dem Hohlraum 4 im Filterelement 3 und einer an den Anschlussstutzen 15 anzuschließenden Leitung bzw. Rohr herstellt. Das Adapterteil 14 liegt auf der oberen Endscheibe 5 des Filterelementes 3 auf und deckt die Endscheibe 5 zumindest teilweise, ggf. vollständig ab. Das den Hohlraum 4 abdeckende Adapterteil 14 weist Bypassöffnungen 16 auf, die radial außerhalb des sich in Achsrichtung erstreckenden Anschlussstutzens 15 liegen, jedoch radial innerhalb des Durchmessers des Hohlraumes 4. Über die Bypassöffnungen 16 kann der Hohlraum 4 mit dem umgebenden Raum kommunizieren. Die Bypassoffnungen 16 im Adapterteil 14 werden im Normalbetrieb von dem Ventilkörper 1 1 verschlossen, der eine zentrische Ausnehmung 17 aufweist, über die der Hohlraum 4 mit dem Anschlussstutzen 15 kommuniziert, jedoch an seiner Stirnseite nach Art einer Scheibe ausgebildet ist, wobei der Scheibenrand an der Innenseite des Adapterteils 14 anliegt und die Bypassoffnungen 16 verschließt. Falls jedoch der Druck im Rohfluid auf der Außenseite des Filterelements 3 einen Grenz- bzw. Schwellenwert übersteigt, wird der Ventilkörper 1 1 gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes 12 von dem Rohfluid axial in Öffnungsstellung versetzt, woraufhin das Rohfluid durch die geöffneten Bypassoffnungen 16 in den Hohlraum 4 im Filterelement 3 einströmen kann und von hier über den Anschlussstutzen 15 abgeleitet wird.

Das Adapterteil 14 weist auf der dem Anschlussstutzen 15 axial gegenüberliegenden Seite Klemmelemente 18 auf, die in den Hohlraum 4 einragen und unmittelbar an der Innenwand des den Hohlraum 4 begrenzenden Filtermediumkörpers des Filterelemen- tes 3 anliegen. Die Klemmelemente 18 weisen auf ihrer radial außen liegenden Seite eine Klemmnase auf, die in das Material des Filtermediumkörpers einragt und sich dort verhakt. Auf diese Weise ist das Adapterteil 14 sicher in seiner axialen Position am Filterelement 3 gehalten. Gegebenenfalls kann das Adapterteil durch Kleben mit dem Filterelement verbunden sein, wobei in diesem Fall auf Klemmelement verzichtet werden kann.

Auf die obere Endscheibe 5 kann ggf. unmittelbar benachbart zur Öffnung des Hohlraumes 4 ein ringförmiges Dichtungselement oder ein Vliesring 19 aufgesetzt sein.

Auf den Anschlussstutzen 15 des Adapterteils 14 ist ein außenliegender Dichtring 20 aufgesetzt, der in eine umlaufende Nut am Anschlussstutzen 15 eingesetzt ist. Auf den Anschlussstutzen 15 kann ein Schlauch oder ein Rohr bzw. ein passendes Gegenstück aufgeschoben oder der Anschlussstutzen in ein Gegenstück eingeschoben werden, wobei über den Dichtring 20 eine strömungsdichte Verbindung gewährleistet wird.