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Dokumentenidentifikation DE69700097T2 30.09.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0800850
Titel Vorrichtung zur Filterung und Kühlung von Öl
Anmelder Filtrauto, Montigny le Bretonneux, FR
Erfinder Pigeau, Jean-Michel, 91220 Bretigny Sur Orge, FR;
Chivet, Thierry, 78000 Versailles, FR;
Andrieu, Ronan, 78790 Septeuil, FR
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 69700097
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 07.04.1997
EP-Aktenzeichen 974007908
EP-Offenlegungsdatum 15.10.1997
EP date of grant 13.01.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.1999
IPC-Hauptklasse B01D 29/21
IPC-Nebenklasse B01D 35/18   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, die einen Ölfilter und einen Wärmetauscher kombinieren, um Öl für Verbrennungsmotoren zu filtern und zu kühlen.

Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf Vorrichtungen, die einen Mantel, der mit einer Öleinlaßöffnung und einer Ölauslaßöffnung versehen ist, und eine Abdeckung haben, die am Mantel unbeweglich befestigt ist, um mit diesem einen Raum festzulegen, in dem sich einerseits ein unbewegliches Filterelement, das vom Öl zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung durchquert wird, und andererseits ein Wärmetauscher befindet, der einen Ölkühlpfad zwischen dem Filterelement und zumindest einer der Öffnungen vorsieht und der mit einem Umlaufpfad von einem Kühlfluid, wie z. B. Wasser, verbunden ist.

Das Filterelement kann herausgenommen werden, indem die unbewegliche Abdeckung demontiert wird, und kann durch ein sauberes Element ersetzt werden. Für die Verbindung zwischen Abdeckung und Filterelement sind zwei Grundanordnungen möglich:

- in der ersten Anordnung, von der in der europäischen Patentanmeldung 0 200 809 ein Beispiel angeführt ist, ist der Deckel mit dem Filterelement als untrennbare Einheit vorgesehen und bildet der Deckel mit diesem einen auswechselbaren Einsatz;

- in der zweiten Anordnung, die im allgemeinen wirtschaftlicher ist, wird nur das Filterelement zu dem Zeitpunkt ausgewechselt, wenn es verschmutzt ist, wobei dieses Element von der Abdeckung vollständig unabhängig sein kann oder an dieser unbeweglich befestigt sein kann. Eine Vorrichtung dieser Art ist im französischen Patent 2 707 519 beschrieben.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist die relativ hohe Anzahl der Bauteile, insbesondere der Dichtungsteile. Und zwar muß die Dichtigkeit zwischen dem verschmutzten und heißen Öl, dem verschmutzten und kalten Öl, dem gefilterten und kalten Öl sowie dem Kühlwasser und der Umgebung abgesichert werden. Die zahlreichen vorzusehenden Dichteinrichtungen wirken sich auf die Betriebssicherheit der Vorrichtung aus. Unter anderen kann das Einsetzen von diesen bei der Montage in der Fabrik Probleme bereiten, insbesondere darin, daß zu viele manuelle Handlungen erforderlich sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß diese ziemlich wenig Freiheiten bei der Positionierung der Ein- und Austritte für Wasser und Öl des Wärmetauscher lassen. Diese Eintritte und Austritte müssen häufig axial verlaufen, um eine bequeme Installation des Wärmetauschers in seinem Mantel zu gestatten. Andernfalls ist es notwendig, an das Äußere des Mantels Einlaß- und Auslaßstutzen anzubauen, was erneut den Herstellungsprozeß verkomplizieren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aufbau der Vorrichtungen zum Filtern und zum Kühlen von Öl zu vereinfachen, die Anzahl der erforderlichen Teile zu begrenzen und in einfacher und wirtschaftlicher Weise die Probleme bei der Dichtigkeit zu lösen.

So wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Filterung und zur Kühlung von Öl von der vorstehend aufgezeigten Art vorgeschlagen, bei der der Mantel einstückig direkt auf den Wärmetauscher gegossen bzw. auf diesem geformt ist.

Der Mantel der Vorrichtung sichert somit außer der Behältnisfunktion Dichtfunktionen ab, was es gestattet, auf bestimmte zusätzliche Dichtungen, die in vorherigen Vorrichtungen notwendig waren, zu verzichten. Dieses ergibt sich aus der Berührung zwischen der gegossenen Masse und dem Äußeren des Wärmetauschers.

Der Prozeß zur Herstellung der Vorrichtung ist vereinfacht. Die erforderlichen Abmessungstoleranzen sind dank dem Gießen leicht erfüllt. Der letztgenannte Vorteil kann selbst dann erhalten werden, wenn der Wärmetauscher keine genau definierten Abmessungen hat, was häufig bei Wärmetauschern mit gelöteten Metallplatten, die für ihre guten thermischen Eigenschaften bekannt sind, der Fall ist.

Die Tatsache, daß der Mantel um den Wärmetauscher herum gegossen wird, ermöglicht ferner eine größere Freiheit bei der Positionierung der Eintritte und Austritte des Fluids (Öl und Wasser), was sich aus den geringen Einschränkungen bei der Montage ergibt. Dieses gestattet es, auf Raumprobleme zu reagieren, die bei Gestaltern von Maschinenaggregaten auftreten können. Man erlangt ebenfalls eine größere Freiheit bei der Auswahl der Form und/oder der Abmessungen des Wärmetauscher selbst.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in der anschließenden Beschreibung von nicht beschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen:

die Fig. 1 und 2 im Axialschnitt zwei Vorrichtungen zur Filterung und zur Kühlung entsprechend der Erfindung zeigen.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist ein Filterelement 4 und einen Wärmetauscher 6 auf, die sich in einem Mantel 8 befinden. Der Mantel 8 legt einen Behälter fest, dessen oberer Endabschnitt durch eine unbewegliche Abdeckung 10 verschlossen ist. Die Abdeckung 10 und der Mantel 8 können durch eine Schraubverbindung (wie dargestellt), durch eine Bajonett-Verbindung oder eine andere Verbindung verbunden sein. Ein Runddichtring 12 sichert die Dichtigkeit zwischen dem Mantel 8 und der Abdeckung 10 ab. Im Fußabschnitt des Mantels 8 sind eine Öleinlaßöffnung 14 und eine Ölauslaßöffnung 16 ausgespart, die im dargestellten Beispiel durch zwei Stutzen dargestellt sind, deren Endabschnitte in einer solchen Weise angeordnet sind, daß diese auf ein Motorgehäuse montiert werden können.

In herkömmlicher Weise weist das Filterelement 4 einen Faltpapierzylinder auf, der um ein mit kleinen Öffnungen versehenes Rohr 18 herum angeordnet ist und axial zwischen zwei Seitenstücken 20, 22, die mit dem Rohr 18 fest verbunden sind, gehalten wird. Das Filterelement 4, das mit dem Rohr 18 und den Seitenstücken 20, 22 eine Einheit bildet, ist zugänglich, wenn die Abdeckung 10 entfernt ist, was das Auswechseln von diesem gestattet.

Der Wärmetauscher 6, der in der Figur schematisch dargestellt ist, hat einen im wesentlichen herkömmlichen Grundaufbau. Dieser weist eine Mittelbohrung 24 auf, die zum Boden des Behälters hin mit der Ölauslaßöffnung 16 und an der bezüglich dem Wärmetauscher entgegengesetzten Fläche mit dem Inneren des mit kleinen Öffnungen versehenen Rohres 18 in Verbindung steht. Der Wärmetauscher 6 weist um die Bohrung 24 herum zwei verschlungene Fluidumlaufpfade auf, zwischen den eine relativ große Wärmetauscherfläche vorgesehen ist. Der Umlaufpfad vom Kühlwasser (oder einem anderen Kühlfluid) erstreckt sich zwischen einem Einlaßstutzen 26 und einem Auslaßstutzen 28. Im dargestellten Beispiel ist der Einlaßstutzen 26 axial angeordnet und der Auslaßstutzen 28 seitlich; es ist jedoch selbstverständlich, daß andere Positionen entsprechend den Raumeinschränkungen, die die Umgebung der Vorrichtung vorschreibt, möglich sind. Der Umlaufpfad des zu kühlenden Öles verbindet die Öleinlaßöff nung 14 mit der Behälterkammer, in der sich das Filterelement 4 befindet.

Der Wärmetaucher 6 ist vorzugsweise auf der Grundlage von Metallplatten umgesetzt, zum Beispiel solchen aus Aluminium, die aufeinandergelötet sind, um die zwei verschlungenen Pfade festzulegen. Ein Beispiel für einen solchen Wärmetauscher ist in der europäischen Patentanmeldung 0694679 beschrieben. Die zwei Pfade können vollständig zwischen den zwei gelöteten Metallplatten definiert sein, was vortreffliche Wärmetauscher-Wirkungsgrade bewirkt. Bei anderen verwendbaren Wärmetauschern trennen die gelöteten Metallplatten einfach die zwei Pfade voneinander, wobei eine zusätzliche Metallwand jeden der Pfade am Umfang des Wärmetauschers und in der Bohrung bzw. Ausnehmung 24 von der Umgebung trennt.

Wie es durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 1 angezeigt ist, tritt das Öl, das vom Motor kommt, durch die Einlaßöffnung 14 in den Behälter ein, durchquert den Wärmetauscher 6 entlang seines Kühlpfades, wird vom zylindrischen Filterelement 4 nach außen geführt, durchquert letztgenannten zum Inneren des mit kleinen Öffnungen versehenen Rohres 18 und trifft von dort aus über die Bohrung 24 des Wärmetauschers auf die Auslaßöffnung 16.

Die Dichtigkeit zwischen dem gefilterten und nicht gefilterten Öl wird mittels ringförmigen Lippen 30, 32 umgesetzt, die auf äußeren Flächen der das Filterelement 4 haltenden Seitenstücke 20, 22 vorliegen. Am oberen Teil des Filterelements 4 wird die Lippe 30 gegen eine Schließplatte gebracht, die durch den Deckel 10 gestützt ist und durch eine Feder 36, die vom Kompressionstyp ist, zum Filterelement hin gespannt ist. Die Platte 34 sperrt das obere Ende des mit kleinen Öffnungen versehenen Rohres 18 ab. In bekannter Weise, jedoch nicht dargestellt, könnte die Platte mit einem kalibrierten Ventil versehen sein, das im Fall der übermäßigen Verschmutzung des Filterelements 4 zur Ableitung dient.

Die Lippe 32 des anderen Seitenstücks 22 liegt an einem ringförmigen Komplementärvorsprung 38 an, der an der oberen Fläche des Wärmetauschers vorliegt. In dem in Fig. 1 dargestellt Beispiel wird der Ölaustritt des Wärmetauschers 6 durch eine oder mehrere Öffnungen 40 gebildet, die an der oberen Fläche in einer solchen Position vorgesehen sind, daß die Berührungslinie zwischen der Lippe 32 und dem ringförmigen Vorsprung 38 zwischen den Öffnungen 40 und der Mittelbohrung 24 vorliegt. Die Öffnungen 40 können sich vor allem an der äußeren Flanke des ringförmigen Vorsprungs 38 befinden, wie es dargestellt ist.

Erfindungsgemäß ist der Mantel 8 als ein Stück ausgeführt, das direkt auf den Wärmetauscher 6 gegossen ist. Die enge Berührung zwischen der gegossenen Masse des Mantels 8 und den äußeren Flächen des Wärmetauschers 6 sichert eine bestimmte Anzahl an Dichtfunktionen ab:

- Verhindern, daß das gekühlte jedoch noch verschmutzte Öl entlang des Umfangs vom Wärmetauscher 6 nach außen hin (um die Stutzen 26, 28 herum) dringt,

- Verhindern, daß das heiße und verschmutzte Öl, das durch die Einlaßöffnung 14 gelangt, zur Auslaßöffnung 16 oder nach außen hin (um die Stutzen 26, 28 herum) dringt, und

- Verhindern, daß das gekühlte und gefilterte Öl, das aus der Bohrung 24 tritt, zur Einlaßöffnung 14 oder nach außen hin (um die Stutzen 26, 28) dringt.

Der gegossene Mantel 8 ist vorzugsweise aus Plastmaterial, wobei auch andere gießfähige Materialien verwendet werden können (z. B. Aluminiumlegierungen). Dieses Plastmaterial ist z. B. ein Polyamid, das mit 30 bis 50% Glasfaser durchsetzt ist. Diese Material ist für das Spritzgießen bei hoher Temperatur (in der Größenordnung von 250ºC) und bei hohem Druck (in der Größenordnung von 600 bar) geeignet. Zur Umsetzung des gegossenen Mantels 8 werden in der Einspritzform mit geeigneter Gestalt der Wärmetauscher 6 sowie die Einsätze in Position gebracht, die zum Auffüllen (i) des Volumens der Kammer, in der sich das Filterelement 4 befindet, (ii) der Bohrung 24 des Wärmetauschers und (iii) des Inneren der Stutzen, die die Einlaßöffnungen 14 und die Auslaßöffnungen 16 für das Öl definieren, bestimmt sind. Die Einsätze sind vor allem deswegen vorgesehen, um die Öffnungen 40, durch die das gekühlte Öl den Wärmetauscher 6 verläßt, hermetisch zu verschließen.

Der Wärmetauscher kann üblicherweise mit einem kalibrierten Ventil (nicht dargestellt) versehen sein, das zur Ableitung des Öls zwischen der Einlaßöffnung und der Kammer, in der sich das Filterelement befindet, im Fall des übermäßigen Lastverlustes im Kühlpfad des Öl dient, wobei das Ventil ein Teil des Wärmetauschers selbst sein kann oder beim Spritzen mit diesem verbunden werden kann.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform weicht von der aus Fig. 1 darin ab, daß der Mantel 108, von dem ausgehend der Behälter umgesetzt ist, eine Wand 144 aufweist, die den Wärmetauscher 106 von der Kammer, in der sich das Filterelement 4 befindet, trennt. Die Herstellung dieser Wand 144 beim Gießen ergibt sich aus der Anpassung der Form der Einsätze, die sich in der Spritzgußform befinden.

Die ringförmige Lippe 32 des unteren Seitenstücks 22, das das Filterelement 4 hält, drückt gegen einen ringförmigen Flansch 138 der gegossenen Wand 144, um eine Vermischung des gefilterten Öls mit dem nicht gefilterten Öl zu verhindern.

In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird der Austritt des gekühlten Öls aus dem Wärmetauscher 106 durch eine Öffnung 140 gebildet, die in der oberen Fläche des Wärmetauschers ausgespart ist. Diese Öffnung 140 wird beim Spritzen durch einen geeigneten Einsatz verschlossen, wodurch in der Wand 144 eine Öffnung 148 verbleibt, die sich bezüglich der Position der Bohrung 24 des Wärmetauschers außen am Flansch 138 befindet. Diese Öffnung 148 verbindet den Kühlpfad des Öls im Wärmetauscher mit dem Teil der das Filterelement 4 aufweisenden Kammer, der sich außerhalb vom Filterelement 4 befindet. Die Wand 144 weist eine weitere Öffnung 150 bezüglich der Bohrung 124 auf, um das Innere des mit kleinen Öffnungen versehenen Rohres 18 mit der Ölauslaßöffnung 16 zu verbinden.

Ein interessanter Vorteil des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß dieses auf einfache Weise eine vortreffliche Genauigkeit bei den Abmessungen der Baugruppe bewirkt. In der Praxis ist die Abmessungsgenauigkeit, vor allem in der Höhe, bei einem Wärmetauscher mit gelöteten Platten nicht sehr gut. Beim Spritzgießen wird die Dicke des gegossenen Materials der Wand 144 angepaßt, um die Ungenauigkeit bei der Höhe des Wärmetauschers auszugleichen.

Es ist verständlich, daß zahlreiche Abwandlungen für die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele geeignet sind, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Abdeckung nach unten hin verlängert sein, um eine Hülse auszubilden, die das Filterelement bis zu dem Bereich umgibt, in dem sich der Wärmetauscher befindet, und die sich an dem Mantel, der in diesem Bereich gegossen wird, anschließt. In diesem Fall umgibt der gegossene Mantel nicht notwendigerweise die das Filterelement aufweisende Kammer. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, daß die Abdeckung vom Filterelement untrennbar ist, um mit dem Filterelement einen Wegwerfeinsatz zu bilden.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Filterung und zur Kühlung von Öl, die aufweist einen Mantel (8; 108), der mit einer Öleinlaßöffnung (14) und einer Ölauslaßöffnung (16) versehen ist, und eine Abdeckung (10), die unbeweglich am Mantel befestigt ist, um mit diesem einen Raum abzugrenzen, in dem sich einerseits ein unbewegliches Filterelement (4), das das Öl zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung durchquert, und andrerseits ein Wärmetauscher (6; 106) befindet, der zwischen dem Filterelement und zumindest einem der Stutzen einen Ölkühlpfad vorsieht und der mit einem Umlaufpfad von einem Kühlfluid verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8; 108) einstückig direkt auf den Wärmetauscher (6; 106) gegossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (108) eine Wand (144) aufweist, die den Wärmetauscher (106) von einer das Filterelement (4) aufweisenden Kammer trennt, wobei diese Wand zumindest zwei Löcher (148, 150) hat, die die Kammer mit der Einlaßöffnung (14) und der Auslaßöffnung (16) des Mantels durch den Wärmetauscher hindurch jeweilig verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (8; 108) aus Plastwerkstoff ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6; 106) von aufeinandergelöteten Metallplatten ausgehend umgesetzt ist.







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