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Die vorliegende Erfindung betrifft Filtereinrichtung für einen Einfüllstutzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Filtereinrichtungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Einfüllstutzen verwendet. Mittels eines in der Filtereinrichtung angeordneten Filters wird dabei verhindert, dass Verschmutzungen in einen Tank gelangen, der beispielsweise zur Aufbewahrung von wässriger Harnstofflösung für eine Abgasreinigung mittels selektiver katalytischer Reduktion dient.
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Zum Befüllen derartiger Tanks, mit beispielsweise wässriger Harnstofflösung, ist eine gleichzeitige Entlüftung erforderlich damit im Tank kein Überdruck entsteht. Die Entlüftung erfolgt beispielsweise auf demselben Weg im Einfüllstutzen, auf dem auch das Befüllen erfolgt.
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Die Geschwindigkeit mit der befüllt wird, kann dabei die Wirksamkeit der Entlüftung beeinträchtigen.
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Die Wirksamkeit der Entlüftung wird zudem durch das Filter beeinträchtigt, da dieses für entweichende Luft ein Strömungswiderstand darstellt.
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Es ist daher wünschenswert, eine Filtereinrichtung bereitzustellen, die eine bessere Wirksamkeit der Entlüftung ermöglicht.
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Dies wird durch eine Filtereinrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 schematisch einen Schnitt durch eine Filtereinrichtung nach einer ersten Ausführungsform und einen Teil eines Einfüllstutzens,
- 2 schematisch eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der Filtereinrichtung nach der ersten Ausführungsform,
- 3 schematisch eine Vorderansicht auf den Teil der Filtereinrichtung nach der ersten Ausführungsform,
- 4 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch einen Teil der Filtereinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,
- 5 schematisch eine perspektivische Ansicht auf den Teil der Filtereinrichtung nach der zweiten Ausführungsform.
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Im Folgenden werden zwei Ausführungsformen einer Filtereinrichtung beschrieben, die beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Einfüllstutzen verwendet werden können.
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1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Filtereinrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform. In 1 ist auch ein Teil eines Einfüllstutzens 10 dargestellt, der die Filtereinrichtung 1 aufnimmt. Die Filtereinrichtung 1 ist beispielsweise mittels eines Bajonettverschlusses 11 mit dem Einfüllstutzen 10 lösbar verbunden. Eine andere Art der Verbindung, insbesondere eine formschlüssige Verbindung mittels Rasteinrichtung ist ebenfalls möglich. Einfüllstutzen 10 und Filtereinrichtung 1 können auch einstückig sein.
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Die Filtereinrichtung 1 hat vorzugsweise abschnittsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form. Der Körper der Filtereinrichtung weist einen vorzugsweise zylindrischen Mantel 2 auf. Im Mantel ist ein Kanal angeordnet, der sich axial zwischen einer ersten Öffnung 3 und einer zweiten Öffnung 4 des Körpers erstreckt.
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Die Filtereinrichtung 1 wird vorzugsweise zum Filtern einer Flüssigkeit beim Befüllen eines Tanks verwendet. Dazu ist der Einfüllstutzen 10 mit dem Tank verbunden.
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Der Körper der Filtereinrichtung 1 ist zur Aufnahme eines in axialer Richtung gesehen im Wesentlichen zylindrischen Auslaufrohrs 20 eines Zapfventils ausgebildet. Beim Befüllen des Tanks über den Einfüllstutzen 10 mit dem Zapfventil, wird das sich axial erstreckende Auslaufrohr 20 des Zapfventils über die erste Öffnung 3 in den Kanal der im Einfüllstutzen 10 angeordneten Filtereinrichtung 1 gesteckt. Eine Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 kann dabei in axialer Richtung bis zu einer Endposition E in den Kanal gesteckt werden. An der Endposition E verjüngt sich beispielsweise der Kanal derart, dass das Auslaufrohr 20 aufgrund seines Durchmessers nicht weiter bewegt werden kann. Es kann auch ein Anschlag für das Auslaufrohr 20 vorgesehen sein. Das Auslaufrohr 20 ist somit durch die erste Öffnung 3 bis zu der Endposition E in den Körper einführbar. In der Endposition E ist die Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 zwischen der ersten Öffnung 3 und der zweiten Öffnung 4 angeordnet.
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Die Filtereinrichtung 1 weist ein Filterelement 5 auf, das die zweite Öffnung 4 verschließt. Vorzugsweise ist das Filterelement 5 so an der zweiten Öffnung 4 angeordnet, dass die zweite Öffnung 4 vollständig verschlossen ist. Das Filterelement 5 weist mindestens ein fluiddurchlässiges Filter 6 auf. Durch das fluiddurchlässige Filter 6 kann zum einen Flüssigkeit, beispielsweise zum Befüllen des Tanks, durch die zweite Öffnung 4 gelangen. Zum anderen wird durch das Filter 6 verhindert, dass Verschmutzungen die Filtereinrichtung 1 passieren. Das fluiddurchlässige Filter 6 ist auch luftdurchlässig. Das Filter 6 umfasst beispielsweise ein Sieb mit einer Maschenweite zwischen 50µm und 100µm, vorzugsweise 70µm. Dadurch kann der Tank beispielsweise beim Befüllen des Tanks entlüftet werden. Beim Befüllen des Tanks mit einer Flüssigkeit fließt diese von der Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 in einem Strahl durch die zweite Öffnung 4, über das Filterelement 5 und den Einfüllstutzen 10 in den Tank.
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Vorzugsweise wird die Filtereinrichtung 1 in Einfüllstutzen 10 für Tanks zur Aufbewahrung von wässriger Harnstofflösung eingesetzt. Der Körper der Filtereinrichtung 1 wird dazu vorzugsweise aus Polyoxymethylen gefertigt. Der Filter 6 wird vorzugsweise aus Polyoxymethylen, Polyamid oder Metall gefertigt.
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Zur Entlüftung des Tanks während des Befüllens ist beispielsweise vorgesehen, dass in der Endposition E eine Entlüftung durch einen Entlüftungskanal im Auslaufrohr 20 möglich ist. Es kann auch vorgesehen sein, die Innenmaße des Kanals der Filtereinrichtung 1 und die Außenmaße des Auslaufrohrs 20 derart zu wählen, dass zwischen einer Außenwand des Auslaufrohrs 20 und einer Innenwand des Filterelements 1 zwischen der Endposition E und der ersten Öffnung 3 ein erster Freiraum 30 besteht, der als Luftkanal für die Entlüftung dient. Der erste Freiraum 30 ist durchgängig von der Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 bis zur ersten Öffnung 3. Beim Entlüften gelangt dadurch Luft aus dem Tank durch das Filterelement 5 und die zweite Öffnung 4 an dem Auslaufrohr 20 vorbei zur ersten Öffnung 3 und entweicht aus der Filtereinrichtung 1.
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Das Filterelement 5 hat vorzugsweise die Form eines Kegels, der vorzugsweise mit dem zylindrischen Körper der Filtereinrichtung 1 axial fluchtet. Die Grundseite des Kegels entspricht vorzugsweise einer Grundseite des zylindrischen Körpers oder der zweiten Öffnung 4. Der Kegel steht vorzugsweise ausgehend von der zweiten Öffnung 4 in axialer Richtung von der Filtereinrichtung 1 ab. Der Mantel des Filterelements 5 umfasst vorzugsweise mindestens einen axial entlang des Mantels verlaufenden Steg 7, der den mindestens einen Filter 6, insbesondere mindestens ein Sieb trägt. Bei kegelförmigem Mantel verlaufen beispielsweise zwei Stege 7 entlang der Mantellinie. Dazwischen sind zwei sich axial und in Umfangrichtung erstreckende Filter 6 angeordnet. Es kann auch nur ein Steg 7 vorgesehen sein, der entlang der Kegelachse verläuft und das Filter 6 an der Kegelspitze trägt.
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Der Filter 6, insbesondere das Sieb kann auch ohne Steg, d.h. selbsttragend an dem Filterelement 5 angeordnet sein.
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Das Filterelement 5 ist vorzugsweise ausgebildet, einen Austritt von Luft aus dem Tank zur zweiten Öffnung 4 durch das Filter 6 zu ermöglichen. Beispielsweise kann bei einem kegelförmigen Sieb Luft nahe der zweiten Öffnung 4 entweichen, während eine Flüssigkeit das Sieb beim Befüllen durch die zweite Öffnung 4 nahe der Kegelspitze passiert. Insbesondere beim Befüllen mit hoher Geschwindigkeit der Flüssigkeit, kann dabei Überdruck im Tank entstehen. Dadurch kann der Tankvorgang unterbrochen werden, wenn die Flüssigkeit bis zur Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 ansteigt. Dies ist insbesondere bei Zapfventilen mit Zapfventilautomatik problematisch.
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Um diesem Problem zu begegnen, ist in dem Mantel 2 des Körpers der Filtereinrichtung 1, zwischen der ersten Öffnung 3 und der zweiten Öffnung 4, mindestens ein Entlüftungselement 8 angeordnet.
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht auf einen Teil der Filtereinrichtung 1 mit dem Entlüftungselement 8 nach der ersten Ausführungsform. 3 zeigt schematisch eine Vorderansicht auf den Teil der Filtereinrichtung 1 mit dem Entlüftungselement 8 nach der ersten Ausführungsform.
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Elemente, die in 2 mit den zuvor beschriebenen Elementen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind in 2 mit demselben Bezugszeichen versehen. Elemente, die in 3 mit den zuvor beschriebenen Elementen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind in 3 mit demselben Bezugszeichen versehen.
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Im Beispiel sind zwei Entlüftungselemente 8 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers der Filtereinrichtung 1 angeordnet. Zur Vermeidung von Unklarheiten wird die Anordnung am Beispiel eines der Entlüftungselemente 8 erklärt. Die Folgende Beschreibung ist im Beispiel auch für das andere Entlüftungselement 8 dieselbe. Es können auch mehrere einander gegenüberliegende oder nicht einander gegenüberliegende Entlüftungselemente 8 angeordnet sein. Es kann insbesondere nur ein Entlüftungselement 8 vorgesehen sein. Die axiale Position der Entlüftungselemente 8 zueinander kann auch zueinander versetzt sein.
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Das Entlüftungselement 8 ist vorzugsweise in einem Fenster 9 im Mantel 2 des Körpers der Filtereinrichtung 1 angeordnet. Das Fenster 9 hat vorzugsweise einen zylindrischen Rahmen mit insbesondere kreisförmigem oder ovalem Querschnitt.
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Das Fenster 9 ist zwischen der Endposition E und der ersten Öffnung 3 angeordnet. Das bedeutet, dass ein Auslass des Entlüftungselements 8 an einer Innenseite des Mantels 2 der Filtereinrichtung 1, zwischen der Endposition E und der ersten Öffnung 3 angeordnet ist. Dadurch ist die Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 in der Endposition E näher an der zweiten Öffnung 4 als das Entlüftungselement 8.
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Vorzugsweise ist die Filtereinrichtung 1 derart angeordnet, dass die erste Öffnung 3 oberhalb der zweiten Öffnung 4 angeordnet ist, wenn der Tank befüllt wird. Wenn die Filtereinrichtung 1 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, befindet sich die Filtereinrichtung 1 und damit die erste Öffnung 3 oberhalb der zweiten Öffnung 4 beispielsweise oberhalb des Tanks.
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Beim Befüllen des Tanks wird das Zapfventil mit der Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 in die erste Öffnung 3 bis zur Endposition E eingeführt und dort gehalten. Beim Befüllen des Tanks mit Flüssigkeit, insbesondere mit hoher Geschwindigkeit, passiert die Flüssigkeit die Mündung 21 des Auslaufrohrs 20, die zweite Öffnung 4 und das Filter 6 des Filterelements 5. Luft, die durch in den Tank eintretende Flüssigkeit verdrängt wird, entweicht dabei durch das mindestens eine Entlüftungselement 8 und/oder das Filterelement 5.
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Das Entlüftungselement 8 umfasst vorzugsweise ein Filter, insbesondere ein Sieb. Vorzugsweise umfasst das Filterelement 5 ein Sieb mit einer Maschenweite, die geringer ist als die Maschenweite des im Entlüftungselement 8 angeordneten Siebs. Das Sieb des Filterelements 5 weist vorzugsweise eine Maschenweite zwischen 100µm und 300µm, vorzugsweise 200µm auf.
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Durch die größere Maschenweite des Siebs des Entlüftungselements 8 ist der Strömungswiderstand für Luft, die aus dem Tank entweicht, im Entlüftungselement 8 geringer als der Strömungswiderstand den das Sieb des Filterelements 5 für Luft darstellt. Dadurch kann Luft leichter durch das Entlüftungselement 8 entweichen, als durch das Filterelement 5. Zudem kann Luft auch dann noch durch das Entlüftungselement 8 entweichen, wenn der Weg durch das Filterelement 5 für Luft beim Befüllen durch Flüssigkeit im Filterelement 5 und/oder zwischen der Mündung 21 des Auslaufrohrs 20 und dem Filterelement 5 teilweise oder vollständig blockiert ist. Die Luft aus dem Tank gelangt dabei über einen in 1 dargestellten zweiten Freiraum 12 zum Entlüftungselement 8. Der zweite Freiraum 12 ist vorzugsweise zwischen dem Mantel 2 der Filtereinrichtung 1 und einer Innenwand des Einfüllstutzens 10 angeordnet. Der zweite Freiraum 12 erstreckt sich in axialer Richtung vorzugsweise zylindrisch zwischen der Innenwand des Einfüllstutzens 10 und dem Mantel 2. Es kann sich auch um einen Luftkanal anderer Form handeln.
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Falls Flüssigkeit beim Befüllen bis zum Entlüftungselement 8 gelangen sollte, wird eine Verschmutzung der Flüssigkeit, die in den Tank gelangt, durch das Sieb im Entlüftungselement 8 vermieden.
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4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch einen Teil der Filtereinrichtung mit dem Entlüftungselement 8 nach einer zweiten Ausführungsform. 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht auf den Teil der Filtereinrichtung mit dem Entlüftungselement 8 nach der zweiten Ausführungsform.
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Elemente, die in 4 funktional mit den zuvor beschriebenen Elementen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind in 4 mit demselben Bezugszeichen versehen. Elemente, die in 5 funktional mit den zuvor beschriebenen Elementen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind in 5 mit demselben Bezugszeichen versehen.
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Die Filtereinrichtung 1 nach der zweiten Ausführungsform entspricht mit Ausnahme der Ausführung des Entlüftungselements 8 der ersten Ausführungsform. Die folgende Beschreibung für eines der Entlüftungselemente 8 gilt im Beispiel für das andere Entlüftungselement 8 entsprechend.
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Anstelle eines Filters, insbesondere anstelle eines Siebs, ist im Entlüftungselement 8 in der zweiten Ausführungsform mindestens ein Einwegventil 40 vorgesehen.
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Zudem weist die Filtereinrichtung 1 vorzugsweise einen radial nach außen abstehenden Kragen 41 auf, der das Fenster 9 an einer Außenseite des Körpers der Filtereinrichtung 1 umgibt.
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Das Einwegventil 40 umfasst vorzugsweise ein Tellerventil, ein Entenschnabelventil oder ein Membranventil. Das Einwegventil 40 ist normal geschlossen und ermöglicht den Durchlass von der Außenseite des Mantels 2 des Körpers der Filtereinrichtung 1 zur Innenseite des Mantels 2 des Körpers der Filtereinrichtung 1.
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Der Kragen 41 ist vorzugsweise zylindrisch. Der Entfernung von der zweiten Öffnung 4 zum Fenster 9 ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Kragens 41. Der Durchmesser des zylindrischen Kragens 41 ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Körpers der Filtereinrichtung 1.
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Der Kragen 41 steht vorzugsweise rechtwinklig vom Körper der Filtereinrichtung 1 ab. Der Kragen 41 kann auch mit einem von der rechtwinkligen Anordnung abweichenden Winkel am Filtereinrichtung 1 angeordnet sein.
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In beiden Ausführungsformen kann der zylindrische Körper der Filtereinrichtung 1 im Bereich des Fensters 9 einen Mantel mit geringerem Durchmesser als im Bereich der ersten Öffnung 3 aufweisen. Vorzugsweise hat der Einfüllstutzen 10 auf seiner Innenseite im Bereich der ersten Öffnung 3 und im Bereich des Fensters 9 einen zylindrischen Mantel mit vorzugsweise demselben Durchmesser. Vorzugsweise berühren sich die Mantelflächen zumindest im Bereich der ersten Öffnung 3.
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Im Bereich des Fensters 9 entsteht dadurch zwischen der Filtereinrichtung und der Innenseite des Einfüllstutzens 10 der zweite Freiraum 12 durch den Luft aus dem Tank zum Fenster 9 gelangen kann.
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Die beschriebene beispielhafte Anordnung weist eine im Wesentlichen zylindrische Form mit kreisförmigem Querschnitt auf. Andere Formen, beispielsweise mit im Wesentlichen ovalem Querschnitt können ebenfalls vorgesehen sein. Entsprechend kann die zweite Öffnung 4 und das Filterelement 5 diese Querschnitte aufweisen. Das Filterelement 5 kann anstelle der Kegelform auch eine andere Form aufweisen, deren Grundfläche vorzugsweise dem Querschnitt der zweiten Öffnung 4 entspricht. Beispielsweise weist das Filterelement 5 eine zylindrische Form auf.
