DE3348166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterpatrone zum Abscheiden von Wasser und anderen Verunreinigungen aus flüssigen Kraftstoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die besonders zur Entfernung von Wasser und Feststoffteilchen, wie sich diese in Dieselkraftstoffen befinden, geeignet ist.

Bekannt ist eine Vielzahl von Kraftstoff-Filtern un­ terschiedlichster Typen, Größen und Formen, wobei allen diesen bekannten Kraftstoff-Filtern ein oder mehrere unerwünschte Eigenschaften zuzuordnen sind.

Als spezieller Störfaktor bei der Anwendung von Kraft­ stoff-Filtern hat sich bei der Benutzung in Diesel­ aggregaten gezeigt, daß sich bei einem Wetter mit nie­ drigen Temperaturen verschiedene Probleme beim Anlas­ sen des Motors infolge der niedrigen Kraftstofftempe­ raturen ergeben haben, wie das vorzeitige Zusetzen des Filterkörpers durch z.B. Eiskristalle aus dem Kraftstoff.

Es ist daher bereits eine Filtereinrichtung zum Ab­ scheiden von Wasser und anderen Verunreinigungen aus flüssigen Kraftstoffen vorgeschlagen worden, die einen Gehäusekörper, in dessen Innenraum ein erstes Filterelement und ein zweites Filterelement angeordnet sind, aufweist, an den ein weiterer Gehäusekörper angeschraubt ist, der eine Sammel­ wanne bildet, in die über eine Abscheide-Sammel- Öffnung Abscheidegut zwischen dem ersten Filter­ element und dem zweiten Filterelement abgeschieden wird (UK-OS 20 79 536).

Es hat sich allerdings als nachteilig herausgestellt, wenn die gesamte Menge an Verunreinigungen das erste Filterelement beaufschlagt. Gleichzeitig führt die Ver­ wendung von zwei Filterelementen zu einer Erhöhung der Betriebsdauer von derartigen Filtereinrichtungen.

So ist bereits eine Filterpatrone zum Abscheiden von Wasser und anderen Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, insbesondere aus flüssigen Kraftstoffen, bekannt, die ein zylinderförmiges Gehäuse mit kreisscheibenförmigen Endseiten aufweist, wobei in dem Gehäuse zwei von außen nach innen durchströmte Filterelemente angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, daß das im Kraftstoff mitgeführte Wasser in einem Zwischenraum der beiden Filterelemente abgeleitet wird, bevor der Kraftstoff in ein weiteres Filterelement eintritt. Bei diesem Filter ist ein Auslaß zwischen dem inneren Filtermedium und dem äußeren Filter­ medium angeordnet, ein Auslaß für Verschmutzungen vor den Filtermedien ist jedoch nicht vorgesehen (DE-OS 31 24 602).

Es ist daher Aufgabe, eine Filterpatrone der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Anordnung der Filterelemente eine Abscheidung von Verunreinigungen aus dem Kraftstoffstrom erlaubt, bevor der Kraftstoff­ strom das erste Filterelement beaufschlagt.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Es ist dabei vorgesehen, daß das Gehäuse zwei Ver­ schmutzungsauslaßöffnungen aufweist, die zueinander radial beabstandet angeordnet sind, wobei die erste Auslaßöffnung vor den Filtermedien und die zweite Auslaßöffnung hinter wenigstens einem Teil der Filter­ medien angeordnet ist. Diese Ausbildung ist in der vorliegenden Anmeldung erkennbar und gibt über die erste Auslaßöffnung die Möglichkeit, die Verschmutzun­ gen in den Sammelraum der Sammelwanne zu führen, ohne daß diese eines der Filtermedien durchlaufen. Das be­ deutet, daß die erste oder auch vorgeschaltete Ver­ schmutzungsauslaßöffnung die Abführung schwererer Ver­ schmutzungen in den Sammelraum ermöglicht, ohne daß das innere Filtermedium in irgendeiner Weise beauf­ schlagt wird. Damit ergibt sich eine ganz wesentliche Schonung des Filtermediums. Die zweite Verschmutzungs­ auslaßöffnung ermöglicht vorteilhafterweise die Aus­ filterung und Abführung von verschmutzendem Wasser aus der Filterpatrone, bevor der Kraftstoffstrom durch das zweite bzw. äußere Filtermedium geführt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung der Ver­ schmutzungsauslaßöffnung besteht darin, daß die erste Verschmutzungsauslaßöffnung in der Bohrung des Gewindes ausgebildet ist, das zur Anschraubung der Sammelwanne dient. Dadurch wird dem Gewinde eine Doppelfunktion zugeordnet, nämlich die Verbindung der Filterpatrone mit der Sammelwanne und der Ausbildung der zusätzlichen Verschmutzungsauslaßöffnung. Es handelt sich daher um einen ebenso einfachen wie zweckmäßigen und wirkungs­ vollen Aufbau.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das erste Filtermedium als ein Kraftstoff enthaltenes Wasser sammelnder und abscheidender Filterkörper ausge­ bildet ist. Der Vorteil besteht darin, daß das Wasser durch den wasserabscheidenden Filter herausgefiltert wird, bevor es in den zweiten Filter eintritt. Daher kann der zweite Filter nicht durch Wasser verschmutzt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen beschrieben und werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Filterein­ richtungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Filtereinrichtung in einer schema­ tischen, senkrechten Schnittdarstellung,

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht gemäß Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 die Filtereinrichtung gemäß Fig. 1 mit weiteren Funktionselementen in einer schaubild­ lichen Explosionsdarstellung,

Fig. 4 die Umlenkeinrichtung, die in Fig. 3 bei 126 angedeutet ist, in einer schematischen, senk­ rechten Schnittdarstellung, und

Fig. 5 die Umlenkeinrichtung gemäß Fig. 4 in einer vollständigen Ansicht von oben.

In Fig. 1 ist mit 67 eine Filtereinrichtung bezeich­ net, die eine Deckeleinheit 69 mit einer Anlaßein­ spritzpumpe 69 und Einlaß- und Auslaßöffnungen 71, 72 zur Ein- und Ableitung der Kraftstoff-Flüssig­ keit in die bzw. aus der Filtereinheit 67 aufweist. Ein entsprechend langes biegesteifes Rohr 73 ist in geeigneter Weise als Fortsetzung des Einlasses 71 in der Deckeleinheit 68 angeordnet. Ein elastischer Tauchkolben, der am unteren Ende einer Druckstange 76 befestigt gehalten wird, ist aufwärts in das Innere des Rohres 73 bewegbar. Der Betätigungsknopf 77, der vermittels eines Gewindes in der Spitze der Deckeleinheit 69 gehalten wird, kann zur Bewegung des Tauchkolbens 74 zwischen der oberen und der unteren Position bewegt werden. Wenn im Betrieb der Tauchkolben 74 im Rohr 73 aufwärts bewegt wird, kann die Kraftstoff-Flüssigkeit einfach über die bieg­ samen Kanten des Tauchkolbens 74 an diesem vorbei­ fließen. Ein einfaches Rückschlagventil 78 verhin­ dert ein Zurückfließen der Kraftstoff-Flüssigkeit durch den Einlaß 71. Bei einer stoßartigen Abwärts­ bewegung des Tauchkolbens 74 wird der oberhalb des Tauchkolbens 74 im Rohr 73 befindliche Kraftstoff mit abgeleitet und weitere Kraftstoff-Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 78 hindurch angesaugt. Auf diese Weise kann die zum Starten notwendige Kraftstoffmenge in einen mit diesem Kraftstoff betriebenen Motor eingespritzt werden.

Durch entsprechende Einrichtungen, wie beispiels­ weise das Gewinde 79, das auf der Außenseite des Rohres 73 an seinem oberen Ende angeordnet ist, wird die Anordnung und Zusammenfassung eine Reihe von Funktionseinheiten zusammen mit der Doppel­ filtereinheit 81 zu einer von der Kraftstoff-Flüs­ sigkeit durchflossenen Einheit möglich. Die Filter­ einheit 81, die als Filterpatrone oder als spin-on-filter bezeichnet werden kann, umfaßt einen Behälter 82 zur Aufnahme einer Anzahl von Filter­ einheiten wie die ringförmig ausgebildete Filter­ einheit 83, die konzentrisch innerhalb des ring­ förmigen Filters 84 angeordnet ist. Die beiden Stirnseiten des Behälters 82 sind mit gewinde­ tragenden Öffnungen 86, 87 versehen, damit die Filtereinheit 81 an weitere Funktionselemente in Reihe hintereinander geschaltet an der Deckelein­ heit 68 befestigt werden können.

Wenn das Gewinde 86 a der Öffnung 86 mit dem Gewinde 79 des Rohres 73 verschraubt wird, kann gleichzeitig die Filtereinheit 81 an bzw. gegen die Unterseite der Deckeleinheit 68 geschraubt werden, bis durch die Dichtung 88 (Fig. 2), die vom Behälter 82 getragen wird, eine betriebssichere Dichtheit geschaffen worden ist. Die entgegengesetzte Stirnseite des Behälters 82 der Filtereinheit 81 trägt eine ähn­ liche ringförmige Dichtung 89, mit der eine Ver­ schmutzungssammelwanne 91 unter der Filtereinheit 81 dicht befestigt werden kann.

Die Verschmutzungssammelwanne 91 umfaßt eine zen­ tral angeordnete hohle Verschmutzungssammelkammer oder Vorfiltereinheit 92, die stromauf, d.h. vor den Filtereinheiten 83, 84 im Flüssigkeitsstrom angeordnet ist. Eine zweite Sammelkammer 93 umgibt die Kammer 92 und bildet einen zweiten Sammelbe­ reich, der im Kraftstoff-Flüssigkeitsströmungsver­ lauf zumindest hinter der Filtereinheit 83 ange­ ordnet ist. Das Gewinde 94, das am oberen Ende der zylindrischen Seitenwand der Sammelkammer 92 ausge­ bildet ist, dient zur Befestigung der Wanne 91 ver­ mittels des Innengewindes 87 der Filtereinheit 81. Vermittels der oberen Ecke 96 des oberen Außen­ randes der Wanne 91 wird mit dem Dichtungsring 89 eine Dichtung zwischen der Wanne 91 und der Filter­ einheit 81 ausgebildet. Die Filtereinrichtung 67 ist darüber hinaus im Bereich der Wanne 91 noch mit einem Schwimmerschalter 97 versehen.

Als Ableitungseinrichtung der gesammelten Ver­ schmutzungen aus den beiden Verschmutzungssammel­ kammern 92, 93 dient zur gleichzeitigen Entleerung der Kammern die Ableitungsventileinrichtung 98, mit der eine gleichzeitige Steuerung der Ableitung über die Ableitungsöffnungen 99, 101, die mit der inneren Verschmutzungssammelkammer 92 bzw. der äußeren Ver­ schmutzungssammelkammer 93 verbunden sind, möglich ist. Die Einrichtung 98 umfaßt ein Ventilbedienungs­ element 102, in dem mittig ein Abflußkanal 103 aus­ gebildet ist und das ein Außengewinde 104 zur Ver­ bindung mit dem Innengewinde in der nach unten aus­ kragenden Hülse 106 trägt. Ein elastisches Dichtungs­ element 107 wird durch einen nach außen gebördelten Flansch 108 gehalten, der am oberen Ende des Ab­ flußkanals 103 im Ventilbedienungselement 102 aus­ gebildet ist. Das Dichtungselement 107 ist mit einer nach unten und radial nach innen auskragenden Lippe 107 a versehen, die unter den Flansch 108 greifend das Dichtungselement 107 befestigt.

Wenn bei dieser Anordnung das Ventilbedienungsele­ ment 102 in der Hülse 106 nach unten etwas heraus­ geschraubt ist, sind die beiden Abflußöffnungen 99 und 102 geöffnet und schaffen einen Abfluß über den Kanal 103. Dementsprechend werden durch eine Auf­ wärtsbewegung des Elementes 102 die Abflußöffnungen 99, 101 abgedichtet. Während in dieser Anordnung einzelne Öffnungen 99, 101 vorgesehen sind, ist es darüber hinaus möglich, jeweils mehrere Öffnungen vorzusehen oder die Dimensionen dieser Öffnungen in Entsprechung zu den Umständen und Abflußbedin­ gungen entsprechend vergrößert anzupassen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eines Kraftstoff-Filters umfaßt die Filtereinheit 109 eine Reihe von Funktionseinheiten, die in bezug auf den Kraftstoff-Flüssigkeitsstrom zur Kraft­ stoffaufbereitung in Reihe angeordnet sind und bei der die dem Kraftstoff entzogenen und gesam­ melten Verschmutzungen in einer Verschmutzungs­ sammelwanne 91 eingelagert werden. Eine dieser Funktionseinheiten der Filtereinrichtung 109 be­ steht aus einer Kraftstoffvorheizung 111, die eine Grundschicht 112 eines elektrisch isolierenden Ma­ terials umfaßt. Eine elektrische Heizwicklung 113, die aus einem elektrisch leitenden Material be­ steht und von der Grundschicht 112 getragen wird, kann beispielsweise als elektrische Leiterplatte ausgebildet sein. Zur elektrischen Isolierung der Heizwicklung 113 dient eine Deckschicht 114, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und so auf die Grundschicht 112 aufgebracht wird, daß die Heizwicklung 113 hierdurch abgedeckt ist. Eine elektrische Leitung 116 ist mit der Heiz­ wicklung 113 verbunden und für einen Anschluß an eine elektrische Stromquelle zur Versorgung der Heizwicklung 113 vorgesehen. Der Randbereich der Vorheizung 111 ist bezüglich der Ränder eines Paares von sich gegenüberliegenden Funktionsein­ heiten der Einrichtung 109 so weit auskragend aus­ gebildet, daß die Vorheizung 111 zwischen diesen fest gehalten und abgedichtet wird. Darüber hin­ aus ist die Vorheizung 111 im Bereich ihrer Grund­ schicht 112 mit einer Vielzahl von Durchflußdurch­ brechungen 117 zur Durchführung des Kraftstoff- Flüssigkeitsflusses versehen.

Wenn eine derartige Kraftstoff-Filtereinrichtung mit einer Vorheizung 111 verwendet wird und eine Bedienperson einen in der Zeichnung nicht darge­ stellten Zündschlüssel dreht, wird die Vorheizung 111 mit elektrischer Energie versorgt und der für eine Einspritzung in den Motor vorgesehene Kraft­ stoff bis zu einer vorgegebenen Grenze durch die Vorheizung 111 aufgeheizt.

Auch während einer Anwendung unter normalen Be­ triebsbedingungen sollte jedoch ein Kraftstoff- Versorgungssystem gegen Einflüsse infolge kalten Wetters geschützt sein und zur Durchführung einer entsprechenden Aufheizung des Kraftstoffes und gleichzeitiger Verhinderung eines Einfrierens der verschiedenen Funktionseinheiten kann eine Heiz­ einrichtung 119 unter der Filtereinrichtung 81 angeschlossen werden, wodurch das heiße Wasser aus dem Kühlsystem des Motors über einen Einlaß 121 a und über einen Auslaß 121 b in ein Heizrohr eingeleitet werden kann. Das Innere der Einheit 119 ist vollkommen frei und offen ausgestaltet, so daß der Kraftstoff frei um die Heizschlange 121 zirkulieren und über die nierenförmig ausge­ bildeten Durchflußdurchbrechungen 122, die im Boden und im Deckel der Einheit 119 ausgebildet sind, ein- bzw. ausströmen kann.

Als Verbindungseinrichtungen der Heizeinrichtung 119 mit den anderen Einheiten der Filtereinheit 109 ist die Deckelfläche der Einheit 119 mit einer auskragenden und mit einem Außengewinde versehenen Hülse 123 versehen und im Bodenbereich der Boden­ einheit 119 eine mit einem Innengewinde versehene Öffnung 124 ausgebildet.

Als Einrichtung zur Veränderung des Strömungswe­ ges der Kraftstoff-Flüssigkeit durch die Filter­ einrichtung 109 kann beispielsweise eine Umlenk­ einrichtung 126 verwendet werden. Die Umlenkein­ richtung 126 (Fig. 4) kann vermittels des an der Stirnseite auskragend angeordneten Außengewinde­ anschlusses 127 und der mit einem Innengewinde ver­ sehenen, im Bodenbereich angeordneten Öffnung 128 zwischen einem Paar von sich gegenüberliegenden Funktionseinheiten der Filtereinrichtung 109 sicher gehalten angeordnet werden. Sowohl die Dek­ kel- als auch die Bodenfläche der Umlenkeinrich­ tung 126 ist mit nierenförmigen Durchflußdurch­ brechungen (Fig. 5) zur Durchleitung des die Filtereinrichtung 109 durchfließenden Kraftstoff- Flüssigkeitsstromes versehen.

Die inneren Oberflächen der Umlenkeinrichtung 126 dienen zur Sammlung von im durchfließenden Kraft­ stoff-Flüssigkeitsstrom enthaltenen Wassertropfen 129. Da die Wassertropfen 129 eine größere spe­ zifische Dichte als der flüssige Dieselkraftstoff, in dem die Wassertropfen 129 mitgeführt werden, aufweisen, setzen sie sich im Innenraum der Umlenk­ einrichtung 126 ab und können in die Sammelwanne 91 abgeleitet werden.

Mit den in Fig. 3 dargestellten und voranstehend näher erläuterten Funktionselementen der Filter­ einrichtung 109 ist es möglich, eine Reihe von Funktionselementen zu einer Filtereinheit zusammen­ zufassen, wobei jeweils die verschiedenen Einheiten zwischen jeweils zwei anderen Einheiten angeordnet werden können.

Die voranstehend beschriebene Ausbildung der Fil­ tereinheit 81 mit der Anordnung und Orientie­ rung der Filtermedien in der beschriebenen Weise hat zur Folge, daß der wasserabscheidende und ableitende Filter 83 und der gefaltete Filter 84 effektiver angeordnet sind, da der Kraftstoff- Flüssigkeitsstrom die Filter 83, 84 radial von innen nach außen durchfließt. Auf diese Weise wird der Kraftstoff-Flüssigkeitsstrom bei Errei­ chen der an der radialen Oberfläche der Filter 83 angeordneten Auslöseschicht so verzögert, daß das zu Tropfen verbundene Wasser gesammelt und durch die Öffnungen 200 im Behälterboden des Behälters 82 abwärts tropft.

Hieraus ergibt sich, daß der in den Filter 84 ein­ strömende Kraftstoff-Flüssigkeitsstrom durch die Wirkung der Vorfilterung durch die Kammer 92 von Feststoffen entlastet ist und vermittels der Durchführung durch das Filtermedium 83 von einem wesentlichen Anteil des mitgeführten Wassers ent­ lastet ist, da das Wasser durch die Öffnungen 202 und 200 ausgeschieden wurde. Daher kann dem Filter 84 nunmehr im wesentlichen die Funktion als Wasser­ und Feinstpartikelbarriere für den durchströmenden Kraftstoff vor Austritt durch die Auslaßöffnung 72 zugeschrieben werden. Die Öffnungen 200 können je­ weils als zweiter Verschmutzungsauslaß angesehen werden, während der erste Verschmutzungsauslaß aus dem mit dem Gewinde 94 versehenen Teil der Sammel­ kammer 92 besteht. Da jeder der zweiten Ver­ schmutzungsauslässe 200 außerhalb des Gewindes 94 angeordnet ist, weisen der erste Verschmutzungs­ auslaß und die zweiten Verschmutzungsauslaßöff­ nungen einen radialen Abstand zueinander auf.

Auf diese Weise ist wie bereits beobachtet wurde, erreichbar daß die Einsatz- bzw. Lebensdauer der Filtereinrichtungen wesentlich verlängerbar ist.

Claims (4)

1. Filterpatrone zum Abscheiden von Wasser und anderen Verunreinigungen aus flüssigen Kraftstoffen mit einem zylinderförmigen, kreisscheibenförmige Endseiten auf­ weisenden Gehäusekörper mit darin angeordneten Filter­ medien und mit einer Kraftstoffeinlaßöffnung, einer Kraftstoffauslaßöffnung und mindestens einer Ver­ schmutzungsauslaßöffnung, der eine Sammelwanne zur Aufnahme der abgeschiedenen Verunreinigungen zuordbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Gehäusekörpers (81) zwei unterschiedliche Bodenöffnungen (87, 202) derart ange­ ordnet sind, daß die erste Öffnung (87) mittig vor den Filtermedien (83, 84) und die zweite Öffnung (202) zwi­ schen den beiden Filtermedien (83, 84) angeordnet sind, daß die Gehäuseunterseite mit einem Gewinde versehen ist, das die Sammelwanne (91) zur Aufnahme der durch die erste und die zweite Öffnung austretenden Ver­ schmutzungen aufnimmt, wobei die erste Öffnung (87) als mittige Bohrung des Gewindestücks (94) und die zweite Öffnung (202) außerhalb des Gewindestücks (94) ausgebildet sind und in je eine Teilwanne (92, 93) ent­ leeren und beide Teilwannen (92, 93) über einen ge­ meinsamen Ablaßstopfen (98) entleert werden können.

2. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung (87) und die Kraftstoffeinlaß- Öffnung (86) koaxial angeordnet sind.

3. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Gehäusekörpers (81) ein weiteres Gewindeelement (86 a) ausgebildet ist, welches die Kraftstoffeinlaßöffnung (86) und das Gehäuse (81) mit der Deckeleinheit (68) verbindet.

4. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone aus einem ersten Filtermedium (83) und einem zweiten Filtermedium (84) besteht, wobei das zweite Filtermedium (84) ringförmig und konzentrisch außerhalb um das erste Filtermedium (83) angeordnet ist.