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Die Erfindung betrifft einen Fluidfilter, insbesondere ein Dieselkraftstofffilter für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fluidfilter -wie beispielsweise Dieselkraftstofffilter - werden in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um den Kraftstoff von Schmutzpartikeln zu befreien und dadurch den Verbrennungsmotor zu schützen. Dafür wird der Kraftstoff von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass durch einen Partikelfilter geführt, der üblicherweise aus einem feinmaschigen Material besteht. Der Treibstoff kann im Gegensatz zu Schmutzpartikeln ungehindert das Material passieren und wird so gereinigt. Durch den Fluideinlass wird dabei eine sogenannte Rohseite und durch den Fluidauslass wird eine sogenannte Reinseite des Partikelfilters definiert.
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Um auch bei einem verschmutzen Partikelfilter oder bei einem kleinen Druck den Kraftstoff durch den Fluidfilter zu führen, können mehrere Partikelfilter in dem Fluidfilter vorgesehen sein. Dabei wird für einen der Partikelfilter ein grobmaschiges Material verwendet, so dass auch bei einem verschmutzten feinmaschigen Partikelfilter oder bei einem kleinen Druck der Kraftstoff durch den Fluidfilter strömen kann. Derartige Fluidfilter sind beispielsweise aus
WO 2011/101750 A1 ;
US 2008/0308474 A1 und
DE 1 977 428 U bekannt. Zwischen den einzelnen Partikelfiltern können dabei Trennscheiben eingelegt werden, damit kein ungereinigter Treibstoff zwischen den Partikelfiltern strömen kann. Die Trennscheiben können dabei ein Oberflächenmuster aufweisen, um ein Durchströmen des ungereinigten Treibstoffs zwischen den Partikelfiltern besser zu verhindern. Ein derartiger Fluidfilter ist beispielsweise in
DE 616696 C beschrieben.
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Der zu reinigende Kraftstoff kann jedoch neben Schmutzpartikeln auch Wassertropfen enthalten, die aus dem Kraftstoff ebenfalls ausgefiltert werden müssen.
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Dazu wird in den herkömmlichen Fluidfiltern ein Dichteunterschied der Wassertropfen und des Kraftstoffs genutzt. Da die Dichte der Wassertropfen höher als die Dichte des Kraftstoffs ist, setzen sich die Wassertropfen unter Wirkung des Eigengewichts in dem Treibstoff ab und werden in einer Wassersammelkammer des Fluidfilters gesammelt. Bei der Wartung des Fluidfilters wird das Wasser aus der Wassersammelkammer automatisch oder manuell entsorgt. Strömt jedoch der Kraftstoff mit einem hohen Druck durch den Partikelfilter, so können die Wassertropfen mitgerissen werden und in den Verbrennungsmotor gelangen. Dies ist grundsätzlich zu vermeiden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Fluidfilter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Fluidfilter, insbesondere in einem Dieselkraftstofffilter für ein Kraftfahrzeug, das zu filternde Fluid und das beigemischte Wasser bereits vor dem Filtern zu trennen. Dazu weist der Fluidfilter ein hohlzylindrisches Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und mit einem Fluidauslass auf. Ein erster Partikelfilter und ein zweiter Partikelfilter sind dabei nebeneinander und koaxial in dem Filtergehäuse angeordnet, wobei eine Rohseite der Partikelfilter mit dem Fluideinlass und eine Reinseite der Partikelfilter mit dem Fluidauslass fluidleitend verbunden sind. Die beiden Partikelfilter sind dabei durch das zu filternde Fluid parallel durchströmbar. Erfindungsgemäß ist der erste Partikelfilter rohseitig hydrophob und der zweite Partikelfilter rohseitig hydrophil.
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Eine hydrophobe Oberfläche sowie eine hydrophile Oberfläche sind dabei durch einen Kontaktwinkel eines Wassertropfens auf dieser Oberfläche definiert. Der Kontaktwinkel des Wassertropfens auf der hydrophoben Oberfläche ist höher als 80°. Auf der hydrophilen Oberfläche liegt der Kontaktwinkel des Wassertropfens zwischen 0° und 80°. Das beigemischte Wasser kann den ersten hydrophoben Partikelfilter rohseitig nicht benetzen und den ersten Partikelfilter auch nicht durchdringen. Dagegen benetzt das beigemischte Wasser den zweiten hydrophilen Partikelfilter rohseitig und kann entsprechend den zweiten Partikelfilter durchdringen.
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Das zu reinigende Fluid strömt rohseitig in den Fluidfilter ein und kann ungehindert durch den ersten hydrophoben Partikelfilter strömen. Das dem Fluid beigemischte Wasser wird von dem ersten hydrophoben Partikelfilter rohseitig gehalten und setzt sich ab. Der hydrophobe Partikelfilter kann dabei aus einem feinmaschigen Material bestehen, so dass die dem Fluid beigemischten Schmutzpartikel in dem Partikelfilter haften bleiben. Das zu filternde Fluid gelangt so durch den Partikelfilter hindurch auf die Reinseite und ist von dem beigemischten Wasser und von den beigemischten Schmutzpartikeln befreit. Zweckgemäß ist der erste Partikelfilter an dem Fluidauslass angeordnet, so dass das gefilterte Fluid aus dem Fluidfilter ausströmen kann. Das rohseitig abgesetzte Wasser strömt durch den zweiten hydrophilen Partikelfilter auf die Reinseite hindurch, wobei auch auf der Reinseite das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser aufgrund des Dichteunterschieds getrennt bleiben. Das zu filternde Fluid wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter bereits rohseitig von dem beigemischten Wasser befreit und auch reinseitig bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das zu filternde Fluid sicher von dem beigemischten Wasser befreit und der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs geschützt werden. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Partikelfilter rohseitig eine hydrophobe Beschichtung aufweist oder aus einem hydrophoben Material besteht oder ein solches hydrophobes Material aufweist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der zweite Partikelfilter rohseitig eine hydrophile Beschichtung aufweist oder aus einem hydrophilen Material besteht oder ein solches aufweist.
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Um ein Durchströmen des Wassers und des Fluids zwischen den Partikelfiltern zu verhindern, können der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter durch eine Trennscheibe axial und zumindest bereichsweise voneinander getrennt sein. Reinseitig können der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter über die Trennscheibe sowohl fluiddicht voneinander getrennt als auch fluidleitend miteinander verbunden sein. Sind die Partikelfilter reinseitig fluidleitend miteinander verbunden, so kann ein Trennen des Wassers von dem Fluid auch noch reinseitig stattfinden. Sind die Partikelfilter reinseitig fluiddicht voneinander getrennt, so wird ein Reinwasserbereich ausschließlich mit dem gefilterten Wasser gebildet. Der Reinwasserbereich ist von dem gefilterten Fluid durch die Trennscheibe getrennt und das gefilterte Wasser kann aus dem Reinwasserbereich ohne ein zusätzliches aufwändiges Filtern entsorgt werden.
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Vorteilhafterweise kann der zweite Partikelfilter ein Koaleszenzabscheider sein oder aus einem Koaleszenzmaterial bestehen. Üblicherweise liegt das beigemischte Wasser in dem zu filternden Fluid in Form mehrerer in dem Fluid gelösten Wassertropfen vor. Ein derartig ausgestalteter zweiter Partikelfilter ermöglicht ein Zusammenfließen der in dem Fluid gelösten Wassertropfen, so dass reinseitig größere und entsprechend schwerere Wassertropfen als rohseitig vorliegen. Auf diese Weise wird ein Aufsteigen der Wassertropfen auch bei einem hohen Druck in dem Fluidfilter verhindert und das gefilterte Wasser und das gefilterte Fluid bleiben auf der Reinseite voneinander entmischt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fluidfilters ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter einen einstückigen Filterkörper mit einem ersten hydrophoben Partikelfilterbereich und mit einem zweiten hydrophilen Partikelfilterbereich bilden. Der Filterkörper kann beispielsweise aus einem Material bestehen, das sowohl keine ausgeprägten hydrophilen als auch keine ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften besitzt. Der hydrophobe erste Partikelfilterbereich und der zweite hydrophile Partikelfilterbereich können durch eine rohseitige hydrophobe Oberfläche und eine rohseitige hydrophile Oberfläche definiert werden. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Partikelfilterbereich rohseitig eine hydrophobe Beschichtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Partikelfilterbereich rohseitig eine hydrophile Beschichtung aufweisen. Das beigemischte Wasser wird auf diese Weise rohseitig durch die jeweilige Beschichtung von dem jeweiligen Partikelfilterbereich abgewiesen oder durchgelassen. Vorteilhafterweise können bei einem derartig ausgestalteten Fluidfilter der Herstellungsaufwand sowie die Herstellungskosten reduziert werden.
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Um auch reinseitig das beigemischte Wasser abscheiden zu können, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Fluidauslass reinseitig von den Partikelfiltern über einen Endabscheider getrennt ist. Durch den Endabscheider kann das reinseitig beigemischte Wasser in dem Fluidfilter gehalten werden und auf diese Weise der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs besser geschützt werden. Bevorzugt ist der Endabscheider ein hydrophobes Endabscheidersieb, durch das die beigemischten Wassertropfen von dem Fluidauslass zurückgehalten werden. Der Endabscheider kann sich dabei wenigstens über eine Länge des ersten Partikelfilters koaxial zu diesem erstrecken, um einen ausreichenden Durchlass des Fluids zu dem Fluidauslass zu ermöglichen.
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Um das gefilterte Wasser in dem Fluidfilter sammeln zu können, kann der Fluidfilter eine Wassersammelkammer aufweisen. Vorteilhafterweise ist die Wassersammelkammer von dem ersten Partikelfilter durch den zweiten Partikelfilter zumindest bereichsweise axial getrennt. In einem Betriebszustand des Fluidfilters liegt die Wassersammelkammer unter dem zweiten hydrophilen Partikelfilter, so dass das gefilterte Wasser unter der Schwerkraft sich in die Wassersammelkammer absetzt. Oberhalb des zweiten hydrophilen Partikelfilters liegt in dem Betriebszustand des Fluidfilters der erste hydrophobe Partikelfilter, so dass das Fluid reinseitig und rohseitig sich oberhalb des Wassers befindet. Der Fluidauslass ist dabei reinseitig derart angeordnet, dass das gefilterte Fluid ohne sich mit dem gefilterten Wasser zu mischen aus dem Fluidfilter rausströmen kann.
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Insgesamt wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter das zu filternde Fluid bereits rohseitig von dem beigemischten Wasser befreit und auch reinseitig bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das zu filternde Fluid sicher von dem beigemischten Wasser befreit und der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs geschützt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Fluidfilter 1. Der Fluidfilter 1 weist ein hohlzylindrisches Filtergehäuse 2 mit einem Fluideinlass 3 und mit einem Fluidauslass 4 auf. Ein erster Partikelfilter 5 und ein zweiter Partikelfilter 6 sind dabei axial in Bezug auf eine Zylinderachse des Fluidfilters 1 versetzt und koaxial in dem Filtergehäuse 2 angeordnet, wobei eine Rohseite 3a der Partikelfilter 5 und 6 mit dem Fluideinlass 3 und eine Reinseite 4a der Partikelfilter 5 und 6 mit dem Fluidauslass 4 fluidleitend verbunden sind. Folglich ist der Fluideinlass 3a mit dem Fluidauslass 4a über die Partikelfilter 5 und 6 fluidleitend verbunden. Der erste Partikelfilter 5 ist dabei auf der Rohseite 3a hydrophob und der zweite Partikelfilter 6 ist auf der Rohseite 3a hydrophil. Dazu kann der erste Partikelfilter 5 rohseitig eine hydrophobe Beschichtung aufweisen oder aus einem hydrophoben Material bestehen. Entsprechend kann der zweite Partikelfilter 6 rohseitig eine hydrophile Beschichtung aufweisen oder aus einem hydrophilen Material bestehen.
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Das zu reinigende Fluid strömt auf der Rohseite 3a in das Filtergehäuse 2 ein und ungehindert durch den ersten hydrophoben Partikelfilter 5 hindurch. Der hydrophobe Partikelfilter 5 besteht aus einem feinmaschigen Material, so dass die dem Fluid beigemischten Schmutzpartikel in dem Partikelfilter 5 haften bleiben. Das dem Fluid beigemischte Wasser - üblicherweise mehrere in dem Fluid gelöste Wassertropfen - wird von dem ersten hydrophoben Partikelfilter 5 abgewiesen und setzt sich nach unten ab. Das zu filternde Fluid ist folglich auf der Reinseite 4a von dem beigemischten Wasser und von den beigemischten Schmutzpartikeln befreit. Das auf der Rohseite 3a abgesetzte Wasser strömt durch den zweiten hydrophilen Partikelfilter 6 auf die Reinseite 4a hindurch und wird auch von den beigemischten Schmutzpartikeln befreit. Der zweite Partikelfilter 6 kann beispielsweise ein Koaleszenzabscheider sein oder aus einem Koaleszenzmaterial bestehen, um die Wassertropfen durch die Koaleszenz zu vergrößern und so auf der Reinseite 4a besser von dem gefilterten Fluid zu trennen. Auf der Reinseite 4a bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser weiterhin aufgrund des Dichteunterschieds voneinander getrennt.
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Das gefilterte Fluid strömt anschließend über den Fluidauslass 4 aus dem Filtergehäuse 2 raus. Um auch auf der Reinseite 4a das beigemischte Wasser abscheiden zu können, weist der Fluidfilter 1 einen Endabscheider 7 auf. Der Endabscheider 7 trennt den Fluidauslass 4 von den Partikelfiltern 5 und 6 ab und das beigemischte Wasser bleibt in dem Filtergehäuse 2. Dazu weist das Filtergehäuse 2 eine Wassersammelkammer 8, in der das Wasser auf der Reinseite 4a gesammelt wird. Durch einen Wasserablasskanal 9 kann das gesammelte Wasser aus dem Filtergehäuse 2 nach Bedarf manuell oder automatisch entfernt werden.
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Die Reinseite 4a ist von der Rohseite 3a fluiddicht getrennt, so dass kein ungefiltertes Fluid sowie kein ungefiltertes Wasser auf die Reinseite 4a gelangen können. Dazu weist der Fluidfilter 1 einen ersten Dichtungsring 10a und einen zweiten Dichtungsring 10b auf. Zudem sind der erste Partikelfilter 5 und der zweite Partikelfilter 6 durch eine Trennscheibe 11 voneinander axial getrennt.
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Insgesamt wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter 1 das zu filternde Fluid bereits auf der Rohseite 3a von dem beigemischten Wasser befreit. Zudem bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser auch auf der Reinseite 4a aufgrund des Dichteunterschieds voneinander getrennt. Vorteilhafterweise kann dadurch das zu filternde Fluid sicher von dem beigemischten Wasser befreit und der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs besser geschützt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/101750 A1 [0003]
- US 2008/0308474 A1 [0003]
- DE 1977428 U [0003]
- DE 616696 C [0003]
