Filtervorrichtung sowie Filterelement für den Einsatz bei einer solchen Filtervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit mindestens einem Filtergehäuse, in dem mindestens ein eine Längsachse definierendes Filterelement in Form einer Filterpatrone aufnehmbar ist, die an zumindest einem Ende eine eine Einfassung für den betreffenden Endrand des Filtermaterials bil- dende Endkappe aufweist, die zur Lagefixierung des Filterelementes in seiner Funktionsposition an einer mit dem Bodenteil des Filtergehäuses zusammenwirkenden Elementaufnahme festlegbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Filterelement für eine derartige Filtervorrichtung. Filtervorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Bauformen im Handel frei erhältlich. In großem Umfang werden derartige Filtervorrichtungen zur Filtration von Arbeitsfluiden, wie Hydraulikflüssigkeiten, Kraftstoffen, Schmierstoffen und dergleichen, eingesetzt. Bei Fluidsystemen, namentlich Hydrauliksystemen, bei denen Filtervorrichtungen zum Einsatz kommen, hängt die Betriebssicherheit des Systems in hohem Maße von der sicheren Funktion der im System befindlichen Filtervorrichtungen ab. Mit anderen Worten gesagt, kann ein Versagen der Filtervorrichtung über den Ausfall des zugehörigen Systems hinaus zu einer schwerwiegenden Beschädigung des Systems führen und dadurch hohe wirtschaftliche Schäden verursachen DE 10 2005 045 012 A1 betrifft eine gattungsgemäße Filtervorrichtung mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines Filterelements aus mindestens zwei miteinander lösbar zu verbindenden Gehäuseteilen, einem Stützrohr sowie ein das Stützrohr umgebendes Filtermaterial, wobei die Enden von Stütz- rohr und Filtermaterial in mindestens ein Aufnahmeteil münden. Das Filtermaterial läßt sich in einer Richtung vom Stützrohr trennend abziehen und in dieser Abziehrichtung sind sowohl das Stützrohr als auch gleichermaßen das Filtermaterial mit einer vorgebbaren Konizität versehen, wodurch das verschmutzte Filtermaterial ohne weiteres von dem Stützrohr abgezogen werden kann. Das Stützrohr ist in Verbindung mit einem neu eingesetzten Filtermaterial samt seiner Aufnahmeteile wiederverwendbar. Die Aufnahmeteile für das Filtermaterial bilden Endkappen aus und es ergibt sich ein nahtloser Übergang zwischen dem Filtermaterial und der derart gebildeten Abstützung durch die anformbaren Endkappen in Form eines oberen Aufnahmeteils und eines unteren Aufnahmeteils. Die Enden des Stützrohres sind in eigenständigen Aufnahmeteilen gehalten. In Längsrichtung des Gehäuses gesehen ist das Filtermaterial mit seinen Aufnahmeteilen axial länger aufgebaut als das innenliegende Stützrohr. Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die sich durch besondere Funktionssicherheit auszeichnet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Filtervorrichtung darin, dass sowohl an der Elementaufnahme am Bodenteil des Filtergehäuses als auch an Teilen der der Ele- mentaufnahme zugeordneten Endkappe des Filterelementes Gestaltsunregelmäßigkeiten ausgebildet sind, wobei die Gestaltsunregelmäßigkeiten an der Elementaufnahme und an der Endkappe derart aneinander angepasst sind, dass, sie wenn sie aufeinander ausgerichtet sind, den gegenseitigen Eingriff ermöglichen. Dadurch kann ein betreffendes Filterelement nur unter der Voraussetzung in die Funktionsposition verbracht werden, das kom- plementäre Gestaltsmerkmale an Elementaufnahme und Endkappe derart aneinander angepasst sind, dass sie bei entsprechender, gegenseitiger Ausrichtung den Eingriff zulassen. Somit ist sichergestellt, dass die Filtervorrichtung ausschließlich mit einem Filterelement betreibbar ist, das für einen jeweiligen, speziellen Einsatz vorgesehen ist und die hierfür geltenden, die Betriebssicherheit gewährleistenden Spezifikationen erfüllt.

Somit ist nicht nur ausgeschlossen, dass ein für den jeweiligen Einsatzzweck ungeeignetes, also nicht einer entsprechenden Druckstufe zugeordnetes oder eine ungeeignete Filterfeinheit aufweisendes Filterelement zum Einsatz kommt, sondern es ist auch die Gefahr vermieden, dass gegebenenfalls ein sogenanntes, auf dem Markt befindliches„Billigelement" zum Einsatz gebracht wird, das die geltenden Sicherheitsstandards nicht erfüllt.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen besitzt die Elementaufnahme einen von ihrer Oberseite vorspringenden Rohrstutzen, der sich zur Bildung einer Fluidverbindung in einen inneren Filterhohlraum des in der Funktionsposition befindlichen Filterelementes erstreckt, wobei der Rohrstutzen als der Elementaufnahme zugehörige Gestaltsunregelmäßigkeit eine von der Kreisform abweichende Außenkontur besitzt, wobei es sich um eine asymmetri- sehe Formgebung handeln kann.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Endkappe des Filterelementes einen Anschlussstutzen aufweist, der sich in einen von einem fluiddurchlässigen Stützrohr umgebenen inneren Filter- hohlraum des Fi lterelementes hinein erstreckt und in den der Rohrstutzen der Elementaufnahme bei der Funktionsposition des Filterelementes ein- greift, wobei als an der Endkappe zugehörige Gestaltsunregelmäßigkeit der Öffnungsquerschnitt des Anschlussstutzens der unrunden Außenkontur des Rohrstutzens der Elementaufnahme angepasst ist. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen, bei denen der Rohrstutzen an seiner Außenkontur eine ihn gegen sein freies Ende hin verjüngende Seitenfläche in der Art einer Kegelfläche aufweist, gestalten sich Wechselvorgänge der Filterelemente besonders einfach und bequem, weil die konische Formgebung des Rohrstutzens an der Elementaufnahme den Eingriff in den Anschlussstutzen des einzusetzenden Filterelementes erleichtert.

Hinsichtlich der Formgebung der aneinander angepassten Konturen kann so vorgegangen werden, dass die Außenkontur des Rohrstutzens und der Öffnungsquerschnitt des Anschlussstutzens je einen Abschnitt in Form eines zur Längsachse konzentrischen Teilkreises und einen demgegenüber der Längsachse näherliegenden gewellten Abschnitt aufweisen.

Da für das Ermöglichen des gegenseitigen Eingriffes zwischen Endkappe und Elementaufnahme eine vorgegebene Lagebeziehung erforderlich ist, bei der die Gestaltsunregelmäßigkeiten eine zueinander ausgerichtete Lage einnehmen, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass der Eingriff eine Verdrehsicherung bildet, so dass auch bei einer im Filtergehäuse gegebenenfalls auftretenden Tangentialströmung das Filterelement gegen ein mögliches Drehmoment um die Längsachse gesichert ist.

Durch die vorgegebene Drehposition des Filterelementes im Filtergehäuse eröffnet sich zudem die weitere vorteilhafte Möglichkeit, bei einem Filtergehäuse, das einen seitlichen, der Endkappe des in Funktionsposition befindlichen Filterelementes benachbarten Fluideinlass aufweist, ein Ab- schirmteil an der Endkappe vorzusehen, das sich entlang der Außenseite des Filtermaterials des Filterelementes erstreckt und bei der Funktionsposi- tion des Filterelementes als Prallschutz den Bereich des Fluideinlasses überdeckt. Durch die festgelegte Drehposition ist sichergestellt, dass sich der Prallschutz im Anströmbereich des Filterelementes befindet. In vorteilhafter Weise kann hierbei an der dem Abschirmteil entgegengesetzten Seite der Endkappe ein Fangmagnet angeordnet werden, der, da er sich im Leebereich befindet, gegen direkte Anströmung geschützt ist.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Filterelement für den Einsatz bei einer Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das die Merkmale des Patentanspruches 9 in seiner Gesamtheit aufweist.

Nähere Gestaltsmerkmale des Filterelementes sind im Patentanspruch 10 angegeben.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles der erfin- dungsgemäßen Filtervorrichtung, wobei der Zustand dargestellt ist, bei dem sich ein für die Benutzung geeignetes Filterelement im Filtergehäuse in der Funktionsposition befindet;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 in größerem Maßstab gezeichnete, perspektivische Schrägansicht der gesondert dargestellten Elementaufnahme des Ausführungsbeispieles und

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 und gegenüber einer praktischen Ausführungsform verkleinert dargestellte perspektivische

Schrägansicht, gesehen auf die Endkappe, eines Filterelementes für das Ausführungsbeispiel der Filtervorrichtung. Ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes, hohlzylinderförmiges Filtergehäuse weist ein Oberteil 3, ein Mittelteil 5 und ein Bodenteil 7 auf, die miteinander verschraubt sind. Insbesondere das Mittelteil 5 und das Bodenteil 7 können aber auch einteilig ausgebildet sein. Das dem Bodenteil 7 entge- gengesetzte obere Ende des Oberteiles 3 ist durch einen verschraubten Gehäusedeckel 9 verschließbar. Im Gehäuse 1 ist ein als Ganzes mit 1 1 bezeichnetes Filterelement koaxial zur Längsachse des Gehäuses 1 aufnehmbar. Zur Positionierung und Lagefixierung befindet sich am Bodenteil 7 eine Elementaufnahme 13 in Form eines in Fig. 2 gesondert dargestellten Hohl- körpers, an dessen dem Filterelement 1 1 zugewandter Oberseite sich ein speziell geformter Rohrstutzen 1 5 befindet. Für die eigentliche Positionierung des Filterelementes 1 1 wirkt dieser Rohrstutzen 15 mit einem Anschlussstutzen 1 7 zusammen, der sich an der dem Bodenteil 7 zugewandten Endkappe 1 9 des Filterelementes 1 1 befindet. Der Anschlussstutzen 17 bildet eine Fluidverbindung zu einem inneren Filterhohlraum 21 innerhalb des Filterelementes 1 1 , der beim Filtrationsvorgang die Reinseite bildet.

Bei der Darstellung von Fig. 1 ist das Filterelement 1 1 als Zwei- Stufenelement ausgeführt, wobei ein sich an der Außenseite des Filterele- mentes 1 1 erstreckendes Filtermaterial 23 gröberer Filterfeinheit außenseitig an den beim Filtrationsvorgang die Schmutzseite bildenden, äußeren Gehäuseraum 25 angrenzt und ein Vorfilter bildet. Der untere Rand des Filtermaterials 23 ist bodenseitig von der Endkappe 19 eingefasst. Das obere Ende des Filtermaterials 23 ist von einer oberen Deckkappe 27 eingefasst, an der eine Bypassventilanordnung 29 vorgesehen ist, die bei einem vorgegebenen, schmutzseitigen Druckniveau einen Durchstrom vom Raum 25 zum Vorfiltrationsraum 31 an der Innenseite des Filtermaterials 23 ermöglicht. Bei der zweistufigen Ausbildung des Filterelementes 1 1 ist der Vorfiltrationsraum 31 nicht unmittelbar mit dem Anschlussstutzen 1 7 der End- kappe 19 in Verbindung, sondern dem Anschlussstutzen 1 7 vorgeschaltet befindet sich eine Feinfiltereinheit 33 mit einem Filtermaterial 35 größerer Filterfeinheit, das ein fluiddurchlässiges Stützrohr 37 umgibt, das zum Anschlussstutzen 1 7 der Endkappe 19 offen ist und zusammen mit dem unteren Rand des Fi ltermaterials 35 an der Außenseite des Anschlussstutzens 1 7 von der Endkappe 19 eingefasst ist. Somit ist der beim Filtrationsvorgang der die Reinseite bildende Raum 21 über den Anschlussstutzen 1 7 mit dem Rohrstutzen 15 der Elementaufnahme 1 3 in Verbindung, aus deren Unterseite das abgereinigte Fluid über ein federbelastetes Bodenventil 39 austreten kann. An der für den Eingriff des Rohrstutzens 15 vorgesehenen Innenseite des Anschlussstutzens 1 7 befindet sich eine Dichtungsanordnung mit einem O-Ring 41, um bei der Funktionsposition die Abdichtung zwischen Anschlussstutzen 1 7 und Außenseite des Rohrstutzens 15 herzustellen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Fluidein- lass 43 zum schmutzseitigen Raum 25 am Gehäusemittelteil 5 in der Nähe der Endkappe 1 9 des in der Funktionsposition befindlichen Filterelementes 1 1 . Als Prallschutz ist an der Außenseite der Endkappe 19 in dem dem Ein- lass 43 zugewandten Umfangsbereich des Filterelementes 1 1 eine Abschirmplatte 45 angebracht, die sich im betreffenden Umfangsbereich gewölbt entlang der Außenseite des äußeren Filtermaterials 23 erstreckt. In dem vom Anströmbereich abgekehrten, dem Fluideinlass 43 entgegengesetzten Leebereich, in dem ein strömungsberuhigter Schmutzauffangkorb gebildet ist, befindet sich ein Fangmagnet 47.

Wie oben bereits ausgeführt, ist durch Gestaltsunregelmäßigkeiten an den bei der Funktionsposition zusammenwirkenden Teilen der Elementaufnahme 1 3 und der bodenseitigen Endkappe 19 des Filterelementes 1 1 sichergestellt, dass lediglich ein bestimmungsgemäßes Filterelement 1 1 in die Funktionsposition gebracht werden kann und dass in der Funktionsposition eine Drehposition des Filterelementes 1 1 vorgegeben ist, bei der das Filterele- ment 1 1 einerseits verdrehsicher gehalten und andererseits sichergestellt ist, dass sich die Abschirm platte 45 als Prallschutz im Anströmbereich und der Fangmagnet 47 im Leebereich befinden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, dass zu diesem Zweck der Rohrstutzen 15 der Elementaufnahme 1 3, der den zum Bodenventil 39 führenden inneren Durchgang 49 der Elementaufnahme 13 umgibt, eine von der Kreisform abweichende Gestalt besitzt, nämlich dergestalt, dass die Außenkontur 51 asymmetrisch gestaltet ist. Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist diese Kontur einen Abschnitt 53 in Form eines Teilkreisbogens, der zur Längsachse konzentrisch ist, und einen Abschnitt 55 auf, der an der Elementaufnahme 13 radial weiter einwärts gelegen ist und eine wellige Form besitzt. Hierzu komplementär, wie Fig. 3 zeigt, weist der Öffnungsquerschnitt des Anschlussstutzens 1 7 die hierzu passende Formgebung mit dem kreisbogenförmigen Abschnitt 53 und dem gewellten Abschnitt 55 auf, also eine passende Formgebung, bei der durch den O-Ring 41 oder eine sonstige Formdichtung am Anschlussstutzen 1 7 eine vollumfängliche Abdichtung an der Außenkontur des Rohrstutzens 15 bei der Funktionsposition gegeben ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist die den Prallschutz bildende Abschirmplatte 45 an der Endkappe 1 9 in einer umfänglichen Randvertiefung 57 angebracht, bei- spielsweise durch Einkleben der gegebenenfalls aus einem Kunststoffmate- rial gefertigten Platte 45 in die Vertiefung 57 der ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Endkappe 19.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Rohrstutzen 15 gegen sein freies Ende hin leicht konisch verjüngt, weil die Seitenfläche 59 zur Längsachse leicht geneigt ist. Bei einem Filterelementwechsel gestaltet sich somit das Zusammenfahren von Anschlussstutzen 1 7 und Rohrstutzen 15 leicht und bequem, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung des O-Ringes 41 besteht.