Filtervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einem zwischen zwei Aufnahmeteilen angeordneten Filtermedium und einer an dem unteren Aufnahmeteil befindlichen Anschlusseinrichtung für eine Fluidverbindung mit einer Fluideinrichtung, insbesondere einem Fluidtank.

Derartige Filtervorrichtungen sind in einer Vielzahl von Bau- und Ausführungsformen auf dem Markt frei erhältlich. Sie dienen dabei unter anderem dazu, Verschmutzungen in Fluiden, wie Hydrauliköl, aus diesen heraus zu filtrieren. Verschmutzungen des Hydrauliköles erfolgen bei der Montage und bei der Inbetriebnahme der jeweiligen Hydraulikanlage, und neben dieser Anfangsverschmutzung kann es zu Verschmutzungen während des Betriebes kommen, beispielsweise durch Eindringen von Schmutz am Hydrauliktank aufgrund unzureichender Tankbelüftung, Rohrdurchführungen, Kolbenstangenabdichtungen und dergleichen mehr. Sofern es bei Hydrau- likanlagen von Arbeitsmaschinen, wie Erdbewegungsmaschinen, Baggern oder dergleichen, zu Verschmutzungen innerhalb des im Hydrauliktank bevorrateten Fluids kommt, kann es zweckmäßig sein, die Filtration unmittelbar im Bereich des Hydrauliktanks zu veranlassen, beispielsweise indem man die Filtervorrichtung direkt in den Tank einbaut, wobei das aus dem Tankinhalt entnommene Hydrauliköl zur Abfiltrierung von Verschmutzungen direkt einem Filterelement zugeführt wird, das beispielsweise in einem Gehäuse in der Art einer Patrone aufgenommen ist, wobei das abgereinigte Fluid dann über die Anschlusseinrichtung wieder dem Tankinhalt zugeführt wird. Wenn beim Betrieb derartiger Vorrichtungen das Filtermedium verbraucht ist, so dass ein Wechsel des beispielsweise patronenartig gestalteten Gehäuses für den Ersatz durch ein ein frisches Filtermedium enthaltendes Gehäuse erforderlich ist, kann es zweckmäßig sein, Fluidverbindungen an Anschlussbereichen des Filtergehäuses abzusperren. Dadurch ist die Gefahr vermieden, dass beim Abbau oder Ausbau des Gehäuses Restmengen an Fluid als eine Art Leckölstrom aus dem Filtergehäuse austreten, was zu Verschmutzungsproblemen in der Umgebung führt.

Im Hinblick auf diese Problematik ist in DE 10 2004 014 149 B4 eine Lösung für eine in einen Fluidtank eingebaute Filtervorrichtung offenbart, bei der eine durch Drehen eines Drehschiebers betätigbare Absperreinrichtung vorhanden ist. Der Drehschieber ist an einer im Fluidtank befindlichen An- schlussplatte drehbar gelagert und gibt in einer Freigabe-Drehposition einen Fluideinlass, über den über eine Einlauföffnung am Filtergehäuse abzureini- gendes Fluid zur Schmutzseite gelangt, sowie eine Austrittsöffnung der Anschlussplatte frei, über die abgereinigtes Fluid von der Reinseite des Filtergehäuses durch eine Auslauföffnung des Filtergehäuses austritt. Sowohl an der Einlauföffnung als auch der Auslauföffnung des Filtergehäuses befindet sich ein in die Schließstellung vorgespanntes Tellerventil, das durch am Drehschieber vorstehende Steuernasen bei der Freigabe-Drehposition des Drehschiebers in die jeweilige Freigabestellung steuerbar sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung der besagten Art zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine besonders einfache Bauweise und Bedienungsfreundlichkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Demgemäß sind im Gegensatz zum Stand der Technik sämtliche Komponenten der Sperreinrichtung, durch die die Fluidverbindungen am Anschlussteil des Filterelementes unterbindbar sind, baulich dem unteren Auf- nahmeteil des Filterelementes zugeordnet und so ausgelegt, dass sie durch Einwirkung der ihnen zugeordneten Energiespeicher selbsttätig sperrend wirken. Im Vergleich zur erwähnten, bekannten Lösung mit einem an der betreffenden Fluideinrichtung, wie dem Fluidtank, vorgesehenen Drehschieber ergibt sich nicht nur der Vorteil der vereinfachten, kostengünstig herstellbaren Bauweise, sondern die Funktion erfolgt unabhängig von an der betreffenden Fluideinrichtung bewegbaren Steuerteilen, wie dem Drehschieber der erwähnten Lösung, so dass sich auch für die Fluideinrichtung eine vereinfachte Bauweise ergibt und die Bedienung einfach und bequem ist.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist das Filterelement der Vorrichtung für die Bewegung des unteren Aufnahmeteiles relativ zum Abschlussteil in einer Umhüllung verschiebbar, die in der Nähe des oberen Aufnahmeteiles ein geschlossenes Ende aufweist und am unteren Ende durch das ein Teil der Umhüllung bildende Abschlussteil derart abgeschlossen ist, dass bei abdichtendem Aneinanderliegen von diesem und dem unteren Aufnahmeteil ein fluiddichter Einschluss des zwischen Außenseite des Filtermediums und der Umhüllung befindlichen Raumes gebildet ist. Somit bildet das Filterelement eine Art Filterpatrone, die für den Austausch ver- brauchten Filtermediums als Ganzes einfach und bequem ausgebaut und eingebaut werden kann.

Der zweite Energiespeicher kann mit Vorteil durch eine Druckfeder gebildet sein, die zwischen dem geschlossenen Ende der Umhüllung und dem oberen Aufnahmeteil eingespannt ist. Wenn, wie dies bei derartigen Vorrichtungen überwiegend der Fall ist, das Filtermedium ein einen inneren Filterhohlraum definierendes fluiddurchläs- siges Stützrohr ergibt, kann die Anordnung so getroffen sein, dass sich, von einer ein Bestandteil der Anschlusseinrichtung bildenden zentralen Öffnung des unteren Aufnahmeteiles ausgehend, ein Federgehäuse in das Stützrohr hinein erstreckt, wobei sich am Federgehäuse eine als erster Energiespeicher dienende Druckfeder abstützt, deren anderes Ende das im Federgehäuse verschiebbar geführte Verschlussteil in seine am Öffnungsrand der zentralen Öffnung anliegende Schließstellung vorspannt. Die das Verschlussteil aufweisende Sperreinrichtung ist daher, einschließlich des zugehörigen Energiespeichers, in den Filterhohlraum integriert, wodurch sich eine kompakte Bauweise des Filterelementes ergibt.

Hierbei kann mit Vorteil die Anordnung so getroffen sein, dass ein für die Bildung einer Fluidverbindung in Zusammenwirkung mit der Anschlusseinrichtung vorgesehener Anschlussstutzen der zugeordneten Fluideinrichtung in die zentrale Öffnung des unteren Aufnahmeteils einfahrbar und randsei- tig mit zumindest einem Steuerteil versehen ist, das sich im Zuge der Einfahrbewegung am Verschlussteil abstützt.

Wenn hierbei die die Druckfedern so ausgelegt sind, dass die als erster Energiespeicher dienende Feder eine steifere Kennlinie besitzt als die den zweiten Energiespeicher bildende Druckfeder, kann zum Beenden der dichtenden Anlage des unteren Aufnahmeteiles an der Abschlusseinrichtung und bei Anlage des Steuerteiles des Anschlussstutzens am Verschlussteil die Umhüllung durch Spannen der den zweiten Energiespeicher bildenden Druckfeder verschoben werden, was einfach dadurch geschehen kann, dass der Bediener beim Einbauen eines neuen Filterelementes auf die Umhüllung drückt, um das Filterelement einzuschieben. Wird die Einschub- oder Einfahrbewegung über das Erreichen der Anlage des Steuerteiles am Verschlussteil hinausgehend fortgesetzt, bis die den zweiten Energiespeicher bildende Druckfeder vollständig zusammengedrückt ist, erfolgt ein weiteres Einfahren des Anschlussstutzens in die zentrale Öffnung der Anschlusseinrichtung, wobei das Verschlussteil von dem daran anliegenden Steuerteil des Anschlussstutzens gegen die Einwirkung der den ersten Energiespeicher bildenden Druckfeder nunmehr aus der Schließstellung bewegbar ist. Im Zuge einer in einer Richtung erfolgenden Einschub- oder Einfahrbewegung des Filterelementes werden daher selbsttätig beide Sperreinrichtungen am Filterelement in die Freigabestellung gesteuert, nämlich durch Aufheben der Abdichtung zwischen unterem Aufnahmeteil und Abschlussteil und zwi- sehen Verschlussteil und Anschlusseinrichtung am unteren Aufnahmeteil.

Hinsichtlich der Zuordnung der Filtervorrichtung zu einer Fluideinrichtung, wie einem Fluidtank, kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass die Umhüllung für das Einsetzen und Herausnehmen längs der Innenwand eines Außengehäuses der Vorrichtung, in dem der Anschlussstutzen unbewegbar festgelegt ist, am Außenumfang des Abschlussteiles verschiebbar geführt ist und dass die Innenwand einen ersten Verschiebeabschnitt aufweist, der an einer Übergangsstelle in einen zweiten Dichtungsabschnitt am Ende des Verschiebeweges übergeht, an dem der Innendurchmesser für die abdichtende Zusammenwirkung mit einer am Abschlussteil befindlichen Radialdichtung verringert ist. Somit gestaltet sich das Einbauen und Herausnehmen des Filterelementes besonders einfach und bequem, indem innerhalb des Verschiebeabschnittes eine reibungsarme Verschiebebewegung ermöglicht ist, während nach Überlaufen der Übergangsstelle am Ende des Verschiebeweges eine gute Abdichtung des Außenumfanges des Abschlussteiles sichergestellt ist.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist das Außengehäuse in einen Fluidtank einbaubar, mit dessen Innenraum es über den Anschluss- stutzen und über zum Abschlussteil der Filterpatrone führende Fluiddurch- gänge in Funktionsverbindung ist. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Fluideinrichtung, insbesondere Fluidtank, mit einer Filtervorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9.

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

Fig. 1 einen vereinfacht dargestellten Längsschnitt eines Ausfüh- rungsbeispieles der Filtervorrichtung, wobei das Filterelement zur Bildung einer sogenannten In-Tank-Vorrichtung für den Einbau in einem Fluidtank vorgesehen ist, von dem lediglich ein oberer Tankwandabschnitt mit durch eine Einbauöffnung darin eingesetztem Außengehäuse der Vorrichtung zu sehen ist und wobei das Filterelement am Beginn eines Einbauvorganges am Anfang seiner Einfahrbewegung in das Außengehäuse dargestellt ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung, wobei die

Einfahrbewegung des Filterelementes weiter fortgesetzt, die- ses jedoch noch nicht vollständig eingebaut ist;

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Schnittdarstellung, in der die weiter fortgeschrittene Einfahrbewegung bei noch nicht vollständigem Einbauvorgang dargestellt ist, und

Fig. 4 eine entsprechende Schnittdarstellung, wobei der nach abge- schlossenem Einbauvorgang erreichte Funktionszustand dargestellt ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Beispieles erläutert, bei dem die Filtervorrichtung eine sogenannte In-Tank-Filtervorrichtung bildet, wobei das Filterelement mit einer Fluideinrichtung in Form eines Fluidtankes in Verbindung ist. In der Zeichnung sind vom Fluidtank lediglich ein Abschnitt seiner oberen Tankwand 1 mit einer Einbauöffnung 3 dargestellt, über die ein Außengehäuse 5, das an der Tankwandöffnung 3 offen ist, in den Tank eingebaut ist. Das Außengehäuse 5 ist an seinem unteren Ende über einen zur Gehäuselängsachse konzentrischen Anschlussstutzen 7 und einen weiteren Fluiddurchgang 9 mit dem Inhalt des Fluidtankes in Verbindung. Das kreiszylindrische Außengehäuse 5 bildet mit seiner Innenwand eine Gleitführung für das Einfahren und Ausfahren eines in Fig. 1 als Ganzes mit 1 1 bezeichneten Filterelementes. Dieses bildet eine als Ganzes auswechselbare Baueinheit in der Art einer sogenannten Filterpatrone. Diese weist eine Umhüllung 13 in Form eines Hohlzylinders auf, der am in der Zeichnung oben liegenden Ende 15 unter Bildung einer gewölbten Endfläche geschlossen ist. Am gegenüberliegenden, unteren Ende weist die Umhüllung 13 ein Abschlussteil 17 in Form eines aus Kunststoff pressgeformten Ringkörpers auf, der am Außenumfang einen axial an der Außenseite der Umhüllung 13 überstehenden Ringrand 19 bildet, an dessen Innenwand durch eine Einbördelung 21 die feste Verbindung mit dem Ende der Umhüllung 13 gebildet ist. Der Außenumfang des Ringrandes 19 bildet eine Gleitfläche, an der das Filterelement 11 an der Innenwand des Außengehäuses 5 verschiebbar geführt ist, wobei die Abdichtung durch eine Radialdichtung 23 am Abschlussteil 17 gebildet ist. An der Innenseite des axial vorstehenden Ringrandes 19 befindet sich ein weiteres Dichtelement 25 zur Abdichtung gegenüber der Umhüllung 13.

Im Inneren der so gebildeten Filterpatrone befindet sich ein Filtermedium 27 in Form einer ein fluiddurchlässiges Stützrohr 29 umgebenden Filtermatte. Das obere Ende des Filtermediums 27 mit dem zugeordneten Ende des Stützrohres 29 sind von einem oberen Aufnahmeteil 31 eingefaßt, das den innerhalb des Stützrohres 29 befindlichen inneren Filterhohlraum 33 am oberen Ende verschließt und aus Kunststoff pressgeformt ist. Am unteren Ende sind Filtermedium 27 und Stützrohr 29 durch ein unteres Aufnahme- teil 35 eingefaßt, das durch einen aus Kunststoff pressgeformten Ringkörper gebildet ist. Dieses Aufnahmeteil 35 bildet mit seiner zentralen Öffnung 37 eine Anschlusseinrichtung, die im Funktionszustand der Vorrichtung, der in Fig. 4 dargestellt ist, worauf unten näher eingegangen ist, die Fluidverbin- düng mit dem Anschlussstutzen 7 und damit dem Fluidtank herstellt. Zur Abdichtung der Fluidverbindung befindet sich an der Innenwand der Öffnung 37 ein Dichtelement 39. Vom Ringraum zwischen Innenseite des Stützrohres 29 und der die Öffnung 37 umgebenden Wand ausgehend erstreckt sich ein Federgehäuse 41 in den inneren Filterhohlraum 33. In dem Federgehäuse 41 , das mehrere, in der Zeichnung nicht dargestellte Wanddurchbrüche aufweist, ist eine hier als erster Energiespeicher bezeichnete Druckfeder 43 angeordnet, die sich einerseits am oberen Ende des Federgehäuses 41 und andererseits an einem Verschlussteil 45 abstützt, das im Federgehäuse 41 gegen die Wirkung der Druckfeder 43 axial verschiebbar ist, die das Verschlussteil 45 normaler Weise in eine Sperrstellung vorspannt, bei der die Anschlusseinrichtung dadurch geschlossen ist, dass das Verschlussteil 45 mit einer federtellerartigen Schließplatte 47 am Öffnungsrand der Öffnung 37 anliegt. Diese Situation ist in Fig. 1 bis 3 gezeigt. Anstelle eines aus Kunststoff preßgeformten Ringkörpers kann ein solcher auch aus anderen geeigneten Werkstoffen aufgebaut sein, beispielsweise in der Art eines Aluminium-Druckgußteils oder eines Kunststoff-Spritzgußteils.

Am oberen Ende des Filterelementes 1 1 ist eine hier als zweiter Energiespeicher bezeichnete Druckfeder 49 zwischen dem oberen Aufnahmeteil 31 und dem geschlossenen Ende 15 der Umhüllung der 13 eingespannt. Dadurch ist die zwischen den Aufnahmteilen 31 und 35 gebildete Einheit innerhalb der Umhüllung 13 normalerweise zur Anlage des unteren Aufnahmeteiles 35 am Abschlussteil 17 vorgespannt. Dieser Zustand ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. In dem Abschlussteil 17 befinden sich eine zentrale Öffnung 51, die vom Anschlussstutzen 7 durchgreifbar ist, sowie demgegenüber radial weiter außenliegende Durchgänge 53, die, wenn die Kraft der Druckfeder 49 das untere Aufnahmeteil 35 an das Abschlussteil 17 andrückt, gesperrt sind. Um bei dieser Anlage eine Abdichtung an den Durchgängen 53 zu bilden, befindet sich an der Unterseite des unteren Aufnahmeteiles 35 eine Flachringdichtung 55.

Für den Einbau des Filterelementes 1 1 wird die Umhüllung 13 in das Außengehäuse 5 eingeschoben, wobei das Abschlussteil 17 mit seinem Außenumfang an der Innenwand des Außengehäuses 5 geführt ist. Diese Innenwand weist für den Anfangsteil der Einfahrbewegung einen Verschie- beabschnitt 57 auf, an den sich an einer Übergangsstelle 59 ein Dichtungsabschnitt 61 verringerten Innendurchmessers anschließt, bei dessen Erreichen im Zuge der Einfahr- oder Einschubbewegung eine sichere Abdichtung durch die Radialdichtung 23 des Abschlussteiles 17 gebildet ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 und 4 gezeigt.

Wie am deutlichsten aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Anschlussstutzen 7 am oberen Ende eine innere Ringschulter 63 auf, durch die ein randseitiger Ringraum 65 gebildet ist, in den im Zuge der Einfahrbewegung axial nach unten vorstehende Rippen 67 des Verschlussteiles 45 einfahren. Fig. 2 zeigt diesen Zustand.

Wird, wie in Fig. 3 gezeigt, das Filterelement 1 1 weiter eingeschoben, verbleibt das untere Aufnahmeteil 35 in der gleichen Position, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wobei eine abgedichtete Fluidverbindung zwischen dem An- schlussstutzen 7 und dem inneren Filterhohlraum 33 hergestellt ist, und zwar über die zentrale Öffnung 37 am Aufnahmeteil 35. Das Aufnahmeteil 35 verbleibt deshalb in seiner Axialposition, weil die Druckfeder 43, die wirkungsstärker ist als die am oberen Ende befindliche Druckfeder 49, das Verschlussteil 45 in seiner Sperrstellung am Rand der Öffnung 37 hält und damit das Aufnahmeteil 35 abstützt. Dadurch wird bei weiter fortgesetzter Einfahrbewegung das Abschlussteil 17 in den Bereich des Dichtungsab- Schnittes 61 im Außengehäuse 5 verschoben, siehe Fig. 3, wobei die Durchgänge 53 durch Abheben der Flachdichtung 55 freigegeben werden und die obere Druckfeder 49 zusammengedrückt wird.

Wird ausgehend von diesem Zustand das Filterelement 1 1 weiter in das Außengehäuse 5 eingedrückt, dann wird wegen des Anliegens des oberen Aufnahmeteiles 31 am oberen Ende 15 der Umhüllung 13 die Kraftwirkung der Druckfeder 43 überwunden. Somit wirkt der Anschlusstutzen 7 mit seinem oberen Rand 69 als auf das Verschlussteil 45 über dessen Rippen 67 einwirkendes Steuerteil, das das Verschlussteil 45 gegen die Wirkung der Druckfeder 43 in das Federgehäuse 41 verschiebt, wodurch der in Fig. 4 gezeigte Funktionszustand erreicht ist, bei dem sowohl über die frei gegebenen Durchgänge 53 Fluid zur Außenseite des Filtermediums 27 gelangt, als auch aus dem inneren Filterhohlraum 33 abgereinigtes Fluid an dem in die Freigabestellung gesteuerten Verschlussteil 45 vorbei in den Anschlusstutzen 7 und damit ins Innere des Fluidtankes gelangt. Bei diesem Funktionszustand, bei dem beide Druckfedern 43 und 49 gespannt sind, ist das Filterelement 1 1 durch einen lediglich in Fig. 4 schematisiert angedeuteten Deckel 71 in der Einbaulage gesichert. Die im Funktionszustand beim Filtervorgang herrschende Fluidströmung ist in Fig. 4 mit nicht bezifferten Strömungspfeilen verdeutlicht.

Es ist ersichtlich, dass sich die Vorrichtung durch eine besonders gute Bedienungsfreundlichkeit auszeichnet. Für den Vorgang der Auswechslung eines Filterelementes 1 1 mit verbrauchtem Filtermedium 27 braucht lediglich der Deckel 71 gelöst zu werden. Durch die Wirkung der beiden gespannten Druckfedern 43 und 49 bewegt sich das Filterelement 1 1 selbsttätig aus der in Fig. 4 gezeigten Funktionsposition zunächst in die in Fig. 3 gezeigte Zwischenposition, wonach unter Entspannen der oberen Druckfe- der 49 selbsttätig ein weiteres Ausfahren in die in Fig. 2 gezeigte Position stattfindet, in der die Filterpatrone so weit aus dem Außengehäuse 5 vor- steht, dass sie bequem ergriffen werden kann. Gleichzeitig sind innerer Filterhohlraum 33 durch das in der Sperrstellung befindliche Verschlussteil 45 geschlossen, und der Raum an der Außenseite des Filtermediums 27 ist am Abschlussteil 1 7 ebenfalls geschlossen, weil die Flachdichtung 55 von der Druckfeder 49 in Anlage an den Durchgängen 53 des Abschlussteiles 1 7 gehalten ist.