Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsfilteranordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Flüssigkeitsfilter dienen dazu, Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit abzusondern, die einer Apparatur zugeführt und dort auf die eine oder andere Weise verwendet wird, wobei deren Betrieb möglicherweise gestört oder verhindert wird, falls die in der Flüssigkeit enthaltenen Teilchen in die Apparatur eintreten. Die Flüssigkeit kann beispielsweise ein Kraftstoff zur Verbrennung in einem Motor, ein Hydrauliköl zum Betreiben oder Antreiben einer hydraulischen Apparatur oder eine Flüssigkeit sein, die mit Hilfe einer Sprühdüse zerstäubt werden soll.

Falls der Flüssigkeitsfilter ein Kraftstofffilter für einen Ottomotor ist, ist er gewöhnlich zwischen einer Kraftstoffpumpe und dem Vergaser/Einspritzventil des Motors angeordnet. Falls der Motor ein Dieselmotor, ist der Kraftstofffilter gewöhnlich zwischen einer Förderpumpe und der Einspritzpumpe des Motors angeordnet.

Der austauschbare Filtereinsatz (die Filterpatrone) in einem solchen Kraftstofffilter kann z.B. aus einem orthorhombischen Stapel oder einem kreisförmigen Zylinderstapel aus Filzlagen oder Filterpapierscheiben bestehen. Wird ein Papierfiltereinsatz verwendet, kann er z.B. aus einem speziellen wasserabweisenden spiralförmig gefalteten Papierfilterelement bestehen, das Taschen, Poren oder Zellen bildet, die eine größtmögliche Filtrationsfläche bei vorgegebenem Verhältnis aus Fläche/Volumen ergeben.

Die Effizienz eines solch anfänglich sehr wirkungsvollen Filtereinsatzes lässt trotzdem zwangsläufig mit der Zeit nach, da die Taschen/Poren/Zellen, welche die Teilchen einfangen, zunehmend mit abgesonderten Teilchen verstopft werden. Der Filtereinsatz muss deshalb schließlich durch einen vollständig neuen Filtereinsatz ersetzt werden.

Beim Wechseln eines Filtereinsatzes oder eines Filterelements in einem Kraftstofffilter ist es schwierig, das Überlaufen von Kraftstoff zu vermeiden, falls das unter einem bestimmten positiven Druck stehende Filtergehäuse mit Kraftstoff gefüllt ist. In solchen Fällen entweicht Kraftstoff aus dem Filtergehäuse, wenn der Deckel des Gehäuses abgeschraubt wird und der Druck sich dabei in dem Kraftstofffilter verringert. Selbst wenn eine große Menge an Kraftstoff aus dem Filtergehäuse beim Abnehmen des Gehäusedeckels entweicht, bleibt eine bestimmte Kraftstoffmenge in dem Filtergehäuse zurück, wenn der alte Filtereinsatz (Filterelement) aus dem Filtergehäuse entnommen worden ist.

Das Einsetzen eines neuen Filterelements in das Filtergehäuse erfordert jedoch, dass das Filtergehäuse zumindest nahezu keinen Kraftstoff mehr enthält, da sonst das Risiko bestehen würde, dass der in dem Gehäuse verbliebene Kraftstoff aus dem Filtergehäuse durch das Einsetzen des neuen Filterelements in das Gehäuse gedrückt wird.

DE-C1-43 30 840 beschreibt einen Filter zum Reinigen von Flüssigkeiten, beispielsweise von Kraftstoff oder Öl, mit einem vertikalen Filtergehäuse und einer zylindrischen Filterpatrone. Der Filter weist ein Standrohr auf, das gegenüber dem Innenraum der Filterpatrone durch ein Entlüftungsventil an seinem oberen Ende abgedichtet ist, wodurch ein Entlüften des Gehäuses durch einen Ablaufkanal solange ermöglicht wird, bis der Filter vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Das Filtergehäuse umfasst ebenso einen mit dem Ablaufkanal verbundenen Kanal im Boden des Gehäuses, um Fluid beim Herausnehmen des Filterelements aus dem Filtergehäuse abzulassen.

DE-A1-195 27 844 sowie DE-U-94 11 811 zeigen ähnliche Lösungen zum Entleeren des Filtergehäuses, wenn der Filter aus dem Filtergehäuse entnommen wird.

In keinem dieser Dokumente wird jedoch auf die Probleme eingegangen, die im Zusammenhang mit dem Druck stehen, der in dem Filtergehäuse herrscht, noch haben sie eine Lösung vorgeschlagen, wie der Druck in dem Filtergehäuse vor dem Öffnen des Filtergehäuses abgelassen werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorstehende Problem des Überlaufs von Kraftstoff dadurch zu vermeiden, dass eine neue Art von Flüssigkeitsfilteranordnung vorgesehen wird, die verhindert, dass Kraftstoff aus dem Filtergehäuse beim Abnehmen des Gehäusedeckels herausgedrückt wird, und die jegliches Risiko vermeidet, dass Kraftstoff aus dem Filtergehäuse durch das Einsetzen eines neuen Filterelements in das Gehäuse herausgedrückt wird.

Das zuvor genannte Problem wird in einer Flüssigkeitsfilteranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Anordnung die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale aufweist. Weitergehende Entwicklungen sowie bevorzugte Ausführungsformen der Flüssigkeitsfilteranordnung gemäß der Erfindung können zusätzlich die in den Ansprüchen 2 bis 10 enthaltenen Merkmale aufweisen.

Hauptsächliche Unterscheidungsmerkmale der Erfindung bestehen deshalb darin, dass die Flüssigkeitskammer ein Mittelrohr enthält, das zur mittleren Längsachse des Filtergehäuses konzentrisch ist und dessen unteres Ende in dem mittleren Bodenabschnitt des Filtergehäuses befestigt ist, und dass um das Mittelrohr ein hülsenartiges Filterelement angeordnet ist, das am Boden mit einem ringförmigen Endstück versehen ist, das dichtend das Mittelrohr umgibt und oben mit einer Endscheibe versehen ist, durch die das Filterelement mit einem Deckel verbunden ist, der in dem oberen Teil des Filtergehäuses dichtend befestigt ist. Befindet sich das Filterelement in seiner eingesetzten Position, blockiert das Endstück den Einlass zu einem Ansaugkanal bzw. Ablaufkanal in dem Mittelrohr, der von der Kammer zu einem Ansaugauslass bzw. Ablaufauslass führt. Der Einlass zu dem Ansaugkanal ist derart relativ zu dem Endstück und dem Deckel angeordnet, dass bei der Entnahme des Filterelements aus der Kammer der Kanaleinlass freigelegt und geöffnet wird, bevor die Dichtwirkung zwischen dem Deckel und dem Filtergehäuse abnimmt. Die Dichtungen zwischen dem Deckel und dem Filtergehäuse sind auf diese Weise auf einer Höhe angeordnet, die größer ist als der höchste Flüssigkeitspegel in der Kammer, wenn die Dichtwirkung nachlässt.

Das zuvor genannte Problem des Kraftstoffüberlaufs wird so beim Wechseln des Filterelements vermieden, da in dem unteren Teil des Mittelrohrs der sich öffnende Ansaugkanal vorhanden ist, so dass verbliebener Kraftstoff in der Flüssigkeitskammer aus der Kammer entweichen kann, bevor die druckerhaltende Dichtwirkung zwischen dem Deckel und dem Filtergehäuse abnimmt. Die auf diese Weise von der Kammer über den Ansaugkanal abgezogene Flüssigkeit wird vorteilhafterweise von dem Ansaugauslass zurück zu dem normalen Flüssigkeitsbehälter beim Wechseln des Filterelements geführt.

Das Endstück des Filterelements umfasst vorzugsweise ebenso nicht nur einen Hülsenabschnitt, welcher das Mittelrohr dichtend umgibt und dessen unteres Ende benachbart dem Boden der Flüssigkeitskammer angeordnet ist, sondern ebenso einen scheibenförmigen Flanschabschnitt, der in radialer Richtung, senkrecht zu dem Mittelrohr, von dem oberen Ende des Hülsenabschnittes hervorsteht. Die Endscheibe des Filterelements kann vorteilhafterweise eine ebene kreisförmige Scheibe sein, die in einer imaginären Ebene senkrecht zu dem Mittelrohr angeordnet ist. Die Endscheibe ist vorzugsweise mit dem Deckel des Filtergehäuses durch eine Schnappverbindung verbunden, die das Filterelement relativ zu dem Deckel ortsfest hält.

Die Filterpatrone (Filtereinsatz), die (der) aus dem Filterelement und dem zugehörigen Endstück sowie einer Endscheibe besteht, kann deshalb als einzelne Einheit aus der Flüssigkeitskammer entnommen werden, indem der Deckel von dem Filtergehäuse abgenommen wird, was wiederum bedeutet, dass das Filterelement, das mit dem Deckel durch einen Schnappverschluss über die Endscheibe verbunden ist, zusammen mit dem Deckel nach oben bewegt wird, wenn dieser von dem Filtergehäuse gelöst und abgenommen wird.

Die Festigkeit zwischen dem Endstück und der Außenseite des Mittelrohrs kann vorteilhafterweise durch ein Paar ringförmiger Dichtungen, beispielsweise O-Ringen, gewährleistet werden, die zwischen der Außenseite des Mittelrohrs und der Innenseite des Hülsenabschnittes, der das Endstück umgibt, agieren. Diese beiden in axialer Richtung getrennten ringförmigen Dichtungen sind vorzugsweise in einem Paar paralleler Umfangsnuten an der Innenseite des Hülsenabschnittes angeordnet. Wenn das Filterelement sich in seiner eingesetzten Position befindet, in der das untere Ende des Hülsenabschnittes benachbart dem Boden der Flüssigkeitskammer angeordnet ist, befinden sich die beiden ringförmigen Dichtungen an axial gegenüberliegenden Seiten der Öffnung zu dem Einlass des Ansaugkanals. Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann die Festigkeit durch eine speziell für diese Zwecke ausgestaltete Dichtung anstelle von zwei O-Ringen erzielt werden. Bei anderen alternativen Ausführungsformen ist es ebenso möglich, dass diese Dichtungen an dem Mittelrohr und nicht an dem Hülsenabschnitt angebracht sind.

Der Deckel wird vorzugsweise in den oberen Bereich des Filtergehäuses geschraubt, was wiederum beinhaltet, dass der Deckel und der obere Endbereich des Filtergehäuses mit gegenseitig zusammenwirkenden und in Eingriff zu bringenden Gewindeabschnitten gemäß dem Anspruch 10 versehen sind.

Soll ein Filterelement ausgetauscht werden, kann der Deckel deshalb nach oben aus dem oberen Endbereich des Filtergehäuses abgeschraubt werden, was wiederum bedeutet, dass der Deckel zusammen mit dem Filterelement bewegt wird, der an diesem über die Endscheibe befestigt ist, und dass die Dichtungen des Filterelements, die sich in dem Endstück befinden, den Ansaugkanaleinlass in dem Mittelrohr freilegen und öffnen, bevor die Dichtung, die zwischen den Dichtflächen des Deckels und dem oberen Endbereich des Filtergehäuses wirkt, sich soweit bewegt hat, bis ihre Dichtwirkung abnimmt. Um die Wirkungen der jeweiligen Dichtungen des Ansaugkanaleinlasses und des Deckels in einem zweistufigen Prozess aufheben zu können, kann die Flüssigkeitsfilteranordnung die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweisen.

Es kann jedoch im allgemeinen beobachtet werden, dass eine Flüssigkeitsfilteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf bekannte Flüssigkeitsfilteranordnungen vorsieht. Zum Beispiel kann das Überlaufen von Flüssigkeit (beispielsweise das Überlaufen von Kraftstoff) beim Austausch der Filterelemente dadurch vermieden werden, dass das Ablassen von Restflüssigkeit (beispielsweise Kraftstoff) aus dem Filtergehäuse sichergestellt wird, bevor das Filterelement ausgetauscht werden kann. Weitere Vorteile einer Anordnung gemäß der Erfindung umfassen die Tatsache, dass der Ablaufkanal in dem Mittelrohr enthalten sein kann, was in der Praxis beim Gießen des Mittelsrohrs realisiert wird, und zwar in Fällen, in denen das Mittelrohr ein Gussteil ist. Die konstruktive Konfiguration der Flüssigkeitsfilteranordnung gemäß der Erfindung erleichtert deren Herstellung und macht sie kostengünstiger. Dies bedeutet wiederum, dass eine zufriedenstellende Ablauffunktion erzeugt werden kann, da, unter anderem, die Anordnung aus einer geringen Anzahl von Bauteilen besteht, die nicht mit äußerster Genauigkeit hergestellt sein müssen. Dies deutet zum Teil darauf, dass die notwendigen Dichtungen in der Flüssigkeitsfilteranordnung durch separate Dichtelemente, beispielsweise O-Ringe, vorgesehen werden können.

Eine Flüssigkeitsfilteranordnung gemäß der Erfindung wird nun im Detail beschrieben und unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform der Anordnung verdeutlicht, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, von denen:

1 eine Seitenansicht einer vertikal angeordneten Flüssigkeitsfilteranordnung darstellt, und

2 ein diametraler axialer Längsschnitt durch die in 1 dargestellte Flüssigkeitsfilteranordnung entlang der Schnittlinie II-II in 1 ist.

Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkeitsfilteranordnung 2 beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist und entsprechend den Prinzipien der Erfindung ausgestaltet ist. Die dargestellte und im Anschluss beschrieben Flüssigkeitsfilteranordnung 2 dient vorwiegend als Kraftstofffilteranordnung, so dass die in diesem Fall zu filternde Flüssigkeit ein Kraftstoff beliebiger Art sein kann, z.B. ein Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor oder speziell ein Dieselkraftstoff für einen Dieselmotor.

Die Filteranordnung 2 entspricht so in diesem Fall einer Kraftstofffilteranordnung und umfasst ein topfähnliches Filtergehäuse 4, das dazu vorgesehen ist, mit seiner mittleren Längsachse A in vertikaler Richtung ausgerichtet montiert zu werden. Das Filtergehäuse 4, das in dem vorliegenden Fall sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite nach unten geringfügig konisch ausgebildet ist, enthält eine Kraftstoffkammer 6, die nach außen durch die Innenseite 8 der Wand 10 des Filtergehäuses 4 abgegrenzt ist. Die Kraftstoffkammer 6 ist im oberen Bereich des Gehäuses 4 nach oben durch einen Deckel 14 abgegrenzt, welcher darin dichtend befestigt ist. Im unteren Bereich 16 des Filtergehäuses 4 ist die Kraftstoffkammer 6 nach unten durch die Bodenwand 18 und den vertieften mittleren Bodenabschnitt 20 des Gehäuses 4 abgegrenzt. Die Kraftstoffkammer 6 enthält ebenso ein mittig angeordnetes Mittelrohr 22, das konzentrisch zur mittleren Längsachse A des Filtergehäuses angeordnet und an seinem unteren Ende mit einem äußeren Gewindebefestigungsabschnitt 24 versehen ist, der in dem mittleren Bodenabschnitt 20 des Gehäuses 14 eingeschraubt ist. Der abgrenzende Bereich der Kraftstoffkammer 6 zwischen der Außenseite 26 des Mittelrohrs 22 und der Innenseite 8 der Gehäusewand 10 bildet die ringförmige Filterkammer der Flüssigkeitsfilteranordnung. Der in der Filteranordnung 2 zu reinigende Kraftstoff strömt in die Kraftstoffkammer 6 über einen tangential ausgerichteten Kraftstoffeinlass 28 in der Gehäusewand 10. In dem mittleren Bodenabschnitt 20 des unteren Bereichs 16 des Filtergehäuses 4 ist ein Auslass 30 zum Ausgeben von gefiltertem Kraftstoff aus der Kammer 6 vorgesehen.

In der ringförmigen Filterkammer zwischen der Außenseite 26 des Mittelrohrs 22 und der Innenseite 8 der Gehäusewand 10 ist ein austauschbares Filterelement 32 entfernbar untergebracht, das in Strömungsrichtung zwischen dem Kraftstoffeinlass 28 und dem Kraftstoffauslass 30 angeordnet ist. Wie in der 2 zu sehen ist, ist das hülsenförmige Filterelement 32 um das Mittelrohr 22 angeordnet, dessen Außenseite geringfügig nach oben konisch ausgebildet ist, wobei dieses Design das Aufbringen des Filterelements auf das Mittelrohr erleichtert.

Das Filterelement 32, das beispielsweise aus gestapelten Filterpapierscheiben oder gefaltetem Filterpapiermaterial zusammengesetzt ist, ist an der Bodenseite mit einem ringförmigen Endstück 34 versehen, welches das Mittelrohr 22 dichtend umgibt, und ist an der Oberseite mit einer ebenen kreisförmigen Endscheibe 36 versehen, die senkrecht zur mittleren Längsachse A des Filtergehäuses angeordnet ist. Das Filterelement 32 mit seinem zugehörigen Endstück 34 sowie der Endscheibe 36 bildet eine zusammengesetzte austauschbare Filterpatrone. Das Filterelement 32 ist mit der Unterseite des Deckels 14 durch die Endscheibe 36 befestigt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die Endscheibe 36 des Filterelements 32 mit der Innenseite des Deckels durch eine Schnappverbindung befestigt, die über elastisch nachgiebige, von dem Deckel 14 hervorstehende Arretierklauen 38 sowie über entsprechende, über die konkave Innenseite 42 des Deckels 14 kreisförmig verteilte Halteklauen 40 verfügt.

Wie in 2 dargestellt ist, besitzt der Deckel 14, der dichtend in dem oberen Bereich 12 des Filtergehäuses befestigt ist, eine kreisförmige zylindrische Außenmanteloberfläche 44, die eine Dichtfläche bildet und mit einer entsprechenden ringförmigen Dichtfläche 46 an der Innenseite des ringförmigen Endabschnittes 48 des Filtergehäuses 4 zusammenwirkt. Die Manteloberfläche 44 des Deckels 14, die als Dichtfläche wirkt, ist mit einer Umfangsnut 50 versehen, in die eine Umfangsdichtung 52, vorzugsweise in Form eines O-Rings, eingesetzt ist. Dieser Dichtring 52 grenzt an die ringförmige Dichtfläche 46 des Filtergehäuses dichtend an.

Das Endstück 34 an dem unteren Ende des Filterelements 32 umfasst einen das Mittelrohr 22 dichtend umgebenden Hülsenabschnitt 54, dessen untere Endoberfläche sich in unmittelbarer Nähe der Innenseite 56 der Bodenwand 18 des Gehäuses befindet. Das obere Ende des Hülsenabschnittes 54 besitzt einen scheibenförmigen Flanschabschnitt 58, der in radialer Richtung von diesem in einer Ebene senkrecht zur Längsachse A hervorsteht. An seiner zum Mittelrohr 22 gerichteten Innenseite ist der Hülsenabschnitt 54 des Endstücks 34 mit zwei axial beabstandeten ringförmigen Dichtungen 60 versehen, welche die Außenseite des Mittelrohrs umgeben und an dieser anliegen. Diese beiden Dichtungen, vorzugsweise in Form von O-Ringen, sind in einem Paar paralleler Umfangsnuten 62 an der Innenseite des Hülsenabschnittes eingesetzt. Befindet sich das Filterelement 32 in seiner in 2 dargestellten eingesetzten Position, die gleich seiner beabsichtigen Betriebsposition ist, befinden sich die beiden ringförmigen Dichtungen 60 an axial gegenüberliegenden Seiten der Öffnung zu dem Einlassende eines Ansaugkanals bzw. Ablaufkanals 64, der in einem dicker ausgebildeten Endabschnitt 66 des Mittelrohrs 22 schräg nach innen verläuft. Das innere untere Ende des Ablaufkanals 64 ist mit einem Ablaufauslass 68 der Kammer 6 verbunden.

Befindet sich das Filterelement 32 in seiner in 2 dargestellten eingesetzten Position, wird der Einlass zu dem Ablaufkanal 64 auf diese Weise durch das Endstück 34 auf Grund seiner beiden ringförmigen Dichtungen 60 blockiert. Um den beabsichtigen Ablaufeffekt beim Entnehmen des Filterelements 32 aus der Kraftstoffkammer 6 zu erzielen, ist es erforderlich, dass der Einlass zu dem Ablaufkanal 64 relativ zu dem Endstück 34 und den Dichtungen 60 sowie relativ zu dem Deckel 14 so angeordnet ist, dass der Einlass des Ablaufkanals 64 beim Entnehmen des Filterelements 32 aus der Kammer 6 freigelegt und geöffnet wird, bevor die Dichtwirkung zwischen dem Deckel 14 und der Dichtfläche 46 an der Innenseite des oberen Endabschnitts 48 des Filtergehäuses abnimmt. Dieser Zustand kann z.B. wie folgt ausgedrückt werden. Gemessen in Richtung der Längsachse des Filtergehäuses 4 muss der axiale Abstand h zwischen der Dichtung 60, die sich auf dem Hülsenabschnitt 54 des Endstücks näher zur Endbodenoberfläche 56 der Kraftstoffkammer 6 befindet, und der Einlassöffnung des Ablaufkanals 64 kleiner sein als der Abstand H zwischen der Dichtung 52 auf der Manteloberfläche 44 des Deckels 14 und der axial am weitesten außen liegenden Kante 70 der entsprechenden Dichtfläche 46 an der Innenseite des oberen Endbereichs 48 des Filtergehäuses.