WO2017084798A1 - Filterelement und system zum filtern eines fluids - Google Patents

Filterelement und system zum filtern eines fluids Download PDF

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WO2017084798A1 PCT/EP2016/073404 EP2016073404W WO2017084798A1 WO 2017084798 A1 WO2017084798 A1 WO 2017084798A1 EP 2016073404 W EP2016073404 W EP 2016073404W WO 2017084798 A1 WO2017084798 A1 WO 2017084798A1
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support body
medium
fluid
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PCT/EP2016/073404
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Martin Veit
Andreas Wildermuth
Armando Labarta
Pamela Gohl
Sebastian Neubauer
Martin Klein
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Mann+Hummel Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a filter element for filtering a fluid and a system for filtering a fluid with a filter element, and a fuel supply system, in particular a diesel fuel supply system of a motor vehicle with a filter element.
  • a fuel supply system in particular a diesel fuel supply system of a motor vehicle with a filter element.
  • filter elements In the automotive sector, liquid equipment is often used, such as fuels such as gasoline or diesel, lubricants such as oil or urea solutions, which must be freed of impurities.
  • This filter elements are usually used, which are used in a filter housing or a filter holder.
  • the filter elements themselves comprise a mostly flat and folded filter medium, which is provided between end plates or end caps and is flowed through radially.
  • cylindrical housing and filter element geometries are known. Usually due to the installation situations geometric specifications are given to the respective filter element, the filter holder and to supply and discharge lines for clean and crude fluid. It is desirable to use as large a filter surface in a small space.
  • a filter element with an annular closed folded filter medium is known, whose end faces are tightly connected to end plates.
  • the pleat height between adjacent pleats increases or decreases over several pleats.
  • the filter element can be integrated in installation spaces with special geometries.
  • WO 2007/081425 A1 describes filter elements with a folded filter medium, the folds extending along a longitudinal axis and a transverse axis extending transversely thereto between the first and second pleat tips. The depth of the fold varies along an axis normal to the planes of wrinkles.
  • a filter element for filtering a fluid comprising a folded filter medium, and wherein between inner folding edges and a first support body at least one coalescing for deposition a liquid emulsified in the fluid is arranged and in which at least one screening medium is arranged between the first supporting body and a second supporting body.
  • a filter element for filtering a fluid, comprising a folded filter medium, which comprises outer fold edges and the outer fold edges on the filter medium opposite inner fold edges.
  • the folded edges run along a longitudinal axis of the filter element.
  • the filter element comprises at least a first support body and a second support body, wherein the first support body faces the inner fold edges and forms an envelope of the inner fold edges, and wherein an envelope of the outer fold edges and the second support body at least partially form an outer circumferential surface of the filter element.
  • at least one coalescence medium for separating a liquid emulsified in the fluid is arranged between the inner fold edges and the first support body.
  • at least one sieve medium is arranged between the first support body and the second support body.
  • the filter element according to the invention more filter surface can be accommodated in a given space compared to the prior art.
  • one or more layers of a coalescing medium can be advantageously applied by means of the folding arrangement. Such an arrangement can be achieved relatively inexpensively with few individual components in the described filter element.
  • a separation of an emulsified liquid from the fluid to be filtered can be carried out.
  • the coalescing medium serves to coagulate liquid droplets of a liquid emulsified in the fluid, ie to increase the droplet size, so that the liquid, for example water in diesel fuel, can be separated out of the fluid and can flow off due to gravity.
  • a downstream sieve medium serves to pass the fluid, for example the diesel fuel, but to retain the water droplets so that the water droplets can be deposited in front of or on the sieve cloth.
  • water can be separated from diesel fuel.
  • the present design favors diesel water separation through a relatively long fluid path between coalescing media and sieve media so that the separated water can drain away from the screen media.
  • the function of the first support body is to support the folds of the filter medium against the pressure of the fluid to be filtered and to protect it from collapsing.
  • the inner fold edges abut against the first support body.
  • the envelope of the inner fold edges and the contour of the first support body are adapted to one another, so that the envelope of the inner fold edges and the first support body nestle against each other. Due to the arrangement of the support body and the folded or pleated filter medium in the proposed manner, a particularly efficient and thus enlarged filter surface can be achieved for a given base area of the filter element.
  • the filter element may comprise a single bellows made of folded filter medium. Due to the fact that an outer jacket surface, that is to say a surface which is limited to the outside, for example cylindrical, in particular circular cylindrical filter element, is bounded directly both by outer fold edges and by the second support body, a favorable distribution of the filter medium on the present volume is possible ,
  • the envelope of the outer fold edges and the second support body form the outer circumferential surface of the filter element.
  • the base of the filter element can be formed for example by the folding profiles.
  • the pleated filter medium may be designed in the manner of a continuous bellows and comprise a Umlauffaltabites.
  • the circulatory folding section in particular runs around the first and second supporting bodies together with the inner folding edges.
  • the support bodies can thus be introduced into the filter element.
  • the outer circumferential surface may in particular be a cylinder jacket, for example a circular cylinder, so that one can speak of a round filter element.
  • the folded filter medium is not designed as a star-shaped filter bellows, but rather as a filter medium body with a parallel fold position.
  • the first and / or second support body may advantageously be manufactured in one piece from a plastic, for example in an injection molding process.
  • the support body can also be made of metal, such as aluminum die-cast.
  • the filter medium may comprise, for example, cellulose, a synthetic nonwoven material or a cellulose synthetic mixed fabric.
  • the sieve medium may have at least one support element.
  • the screen medium is formed of a fabric, it has no intrinsic structural rigidity. Therefore, it is advantageous if the sieve medium is applied to a support structure, for example a support grid, so that the sieve medium remains permanently in shape.
  • the coalescing medium can be supported via spacer elements arranged on the first support body and / or indirectly or directly via spacer elements arranged on the second support body.
  • the spacers and support elements can be designed rib-shaped and / or be protruding parts. In this way it is possible to support the coalescing medium against the fluid pressure.
  • stiffened by a support grid Sieve medium which is adapted in its contour to the first support body and arranged adjacent thereto, can be held by spacer elements at a defined distance from the first support body. These spacers may additionally serve to support the coalescing medium.
  • the sieve medium can be arranged following a contour of the first support body in the following manner or in tubular form arranged parallel to a longitudinal axis of the filter element. Since the first support body is advantageously adapted to an envelope of the inner fold edges of the filter medium, the sieve medium can thus also be adapted to this envelope. In this way, the sieve medium is flowed through by the surface of the fluid to be filtered from one side of the screen medium to the other side.
  • the screen medium is tubular in the form of a hollow cylinder, which can be traversed by a radial outside of the screen medium of the fluid to be filtered into the interior of the hollow cylinder.
  • the filtered fluid can flow in the clean fluid region formed in the interior of the sieve medium to the outlet of the filter element.
  • the screen medium can also be held in this embodiment by arranged on the first support body and / or on the second support body spacers in a stable position.
  • a cavity formed between the first support body and the screen medium may be provided for discharging the separated liquid.
  • the coagulated droplets of the liquid emulsified in the fluid to be filtered may, before or upon reaching the sieve medium, come together in such large droplets or liquid areas that they may sink due to gravity and thus be eliminated from the fluid.
  • the liquid can advantageously be deposited and discharged in the space between the coalescing medium and the sieve medium. This is particularly favorable if a designated cavity offers enough space to do so.
  • the sieve medium may comprise a hydrophobic medium. Since the filter element is provided in particular for the discharge of water emulsified in diesel fuel, it is advantageous if a hydrophobic medium is used as the sieve medium, since the sieve medium serves to pass the diesel fuel, but to retain the coagulated water droplets. This is even more favorable if the sieve medium comprises a hydrophobic tissue or, for example, is hydrophobic coated.
  • a first end disk with an outlet for the separated liquid and a second end disk with an outlet for the filtered fluid can be arranged on front edges of the filter medium.
  • the outlet for the liquid may extend across the second end plate.
  • the outlet for the liquid can be adapted to the shape of the end edge of the first support body.
  • the coalescing medium is arranged after the filter medium, in which the liquid droplets coagulate. Then comes the cavity in which the liquid drops are discharged due to gravity.
  • an outlet for the liquid is expediently present in the lower, for example, the first end disk, which communicatively communicates with the cavity, while in the upper, for example, the second end disk, an outlet for the filtered fluid is arranged the space between the screen medium and the second support body is connected and from which the fluid can flow out of the filter element after passing through the screen medium.
  • a receptacle for the first support body may be arranged at the outlet for the separated liquid.
  • the outlet for the liquid, which is arranged in the first end plate, can thus have a receptacle, with the aid of which the first support body can be connected to the first end disk, for example inserted, glued or welded, so that a stable structure of end disk and the first support body is formed which also holds the first support body in its position against the fluid pressure of the fluid to be filtered, the end disk and the first support body being connected to each other in a fluid-tight manner.
  • the respective fold portions extending between an inner fold edge and an outer fold edge can run parallel or at least substantially parallel to one another.
  • the filter medium is in this case folded in such a way that the folding sections extending between an inner folding edge and an outer folding edge run parallel or at least substantially parallel to one another.
  • the folding sections in mutually parallel planes whose surface normal are aligned perpendicular to the longitudinal axis of the filter element.
  • the inner fold edges and the second support body may at least partially form a clean fluid area.
  • the clean fluid region may be at least partially within an envelope formed by the inner fold edges.
  • filtered fluid such as a resource for a motor vehicle, in particular flow out axially.
  • the clean fluid area is provided, for example, between the first support body and the second support body.
  • a flow direction of fluid to be filtered can run from the outer folding edges to the second supporting body.
  • a flow does not occur radially, but at least partially transversely to the filter element cross-section, namely from the outer fold edges to the inner fold edges and further into the clean fluid area.
  • the outer surface may form a cylinder jacket, in particular a circular cylinder jacket.
  • the clean fluid region may be arranged eccentrically to the longitudinal axis of the filter element.
  • the filter element describes a round filter element in the manner of a circular cylinder jacket
  • the clean fluid region lies in particular outside a region of the axis of symmetry.
  • fold sections with variable fold height can be formed between the outer fold edges and the inner fold edges. A variable pleat height allows a particularly favorable use of space within the volume of the filter element, ie within the lateral surface.
  • the second support body may be fluid-tight or have fluid passages.
  • the second support body may form an outer circumferential surface of the filter element.
  • the second support body comprises fluid passages through which the filtered fluid can escape, for example, purposefully.
  • end folds of the pleated filter medium can be arranged in a fluid-tight manner on the first support body and on the second support body.
  • the end folds can be attached in a fluid-tight manner to the support bodies. In this case, an attachment, for example by gluing the end folds, welding or foaming a sealant conceivable.
  • the filter element exclusively comprises a contiguous bellows formed by the pleated filter medium.
  • the design with only one bellows has the advantage that the filter surface is increased.
  • a system for filtering a fluid with a filter element which comprises a filter element receptacle for holding the filter element.
  • the filter element is designed in particular as described above.
  • a clean fluid outlet of the filter element can be provided as a connection piece outside the center of gravity of a cross-sectional area of the filter element. Due to the arrangement of folded filter medium and the second support body next to each other, a predetermined space can be used to advantage.
  • a fuel supply system in particular a diesel fuel supply system, with a filter element is proposed.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a filter element according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the filter element of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the filter element according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a perspective view of the filter element according to FIG. 1 from an upper side
  • FIG. 5 shows a perspective view of the filter element according to FIG. 1 from an underside
  • Fig. 6 is an exploded perspective view of a filter element according to another
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the filter element according to FIG. 6; 8 shows a longitudinal section through the filter element according to FIG. 6;
  • FIG. 9 is a perspective view of the first support body of the filter element according to FIG.
  • Fig. 1 1 is a perspective view of the tubular screen fabric of the filter element according to Figure 6.
  • the invention is illustrated by means of a diesel fuel filter, but may also be provided for other filter systems with appropriate adaptation of the construction.
  • 1 shows an exploded perspective view of a filter element 10 according to an embodiment of the invention, while in Figure 2 is a cross-sectional view and in Figure 3 is a longitudinal section of the filter element shown in FIG.
  • the embodiment of the filter element 10 in this case comprises a folded filter medium 20, which is folded in a zigzag shape from a flat material.
  • the material may comprise, for example, a synthetic nonwoven material, paper, scrim or web.
  • Flat filter media suitable for forming pleated media are generally known. It can be used as needed single or multi-layer media.
  • FIG. 1 It can be seen in the orientation of Figure 1 from above the folding profiles 72.
  • Figure 2 it can be seen that the folds have different levels of folds 21. That is, the distance between opposing fold edges 22, 24, which forms a fold portion, changes in the course of the folds.
  • the filter medium 20 forms a kind of bellows, wherein the folding portions are substantially close to each other, but still the fluid can flow between the folding sections.
  • the folding sections are substantially parallel to each other, d. H. the folding sections run in parallel planes.
  • the illustration shows outer folding edges 22 and inner folding edges 24, only some of which are designated by reference numerals. Outer folding edges 22 face outward, and inner folded edges 24 into an interior of the filter element 10.
  • an envelope 23 of the outer fold edges 22 and an envelope 25 of the inner fold edges 24 is arranged, which simulates the shape of the envelope 25 of the inner fold edges.
  • two coalescing media 30, 31 are arranged, which conform to the shape of the envelope 25 during assembly of the filter element 10, since the coalescing media 30, 31 are flexible or the shape of the envelope 25 , or the first support body 12 are adapted.
  • the first support body 12 counteracts a deformation of the folds of the filter medium 20.
  • the sieve medium 32 thus lies against the first support body 12 only via the spacer elements 17.
  • the screen medium 32 is held at a distance from the rear side by the second support body 14 or by spacer elements 18 arranged on the second support body 14.
  • the spacer elements 17, 18 are arranged spaced apart in the longitudinal direction L.
  • the spacer elements 17 ensure in the assembled state between the first support body 12 and the screen medium 32, the formation of a cavity 40, for discharging coalesced in the coalescing media 30, 31 liquid droplets of an emulsified in the fluid to be filtered liquid, so for example water in diesel fuel provided is.
  • the separated liquid can be applied by means of a first end disk 42.
  • drained outlet 44 drain.
  • the outlet 44 extends across the first end plate 42 and is adapted to the shape of the end face of the support body 12.
  • the spacers 18 ensure the formation of a cavity 50 between the screen medium 32 and the second support body 14, which is filled by the filtered fluid which has passed through the screen medium 32 and which can exit through the outlet 48 in the second end disk 46.
  • the sieve medium 32 may in particular comprise a hydrophobic medium, so that coagulated water droplets are prevented from passing through the sieve medium 32 and can be deposited in the cavity 40 in front of it.
  • the first support body 12, on which the coalescing media 30, 31 abut, is supported on the spacer elements 17, 18 on the second support body 14.
  • the first support body 12 faces the inner fold edges 24 and thus forms an envelope 25 of the inner fold edges 24.
  • An envelope 23 of the outer fold edges 22 and the second support body 14 at least in sections form an outer envelope surface 16 of the filter element 10.
  • the outer envelope surface 16 forms a Cylinder jacket, in particular as in the illustrated embodiment, a circular cylinder jacket. Alternatively, other cross-sectional shapes are possible.
  • the second support body 14 may be made fluid-tight or have (not shown) fluid passages 54 for the targeted discharge of the filtered fluid.
  • a receptacle 64 for fastening the first support body 12 is provided in the region of the outlet 44.
  • the support body 12 can be inserted into the receptacle 64.
  • the outer folding edges 22 together with the second supporting body 14 form an outer circumferential surface of the filter element 10.
  • the outer surface is designated 16 and corresponds in the embodiment of Figure 1 a circular cylinder jacket.
  • the clean fluid area 50 is arranged eccentrically to a center of gravity of the cross-sectional area of the outer jacket area 16.
  • the filtered fluid can be used as a purified resource in the motor vehicle.
  • it can be oil or fuel, in particular diesel fuel.
  • Fluid emulsified in the fluid is coagulated as it passes through the coalescing media 30, 31, i. Liquid droplets are enlarged, so that the resulting liquid droplets can be separated from the fluid by gravity and thus flow downwards in the cavity 40 and leave the filter element through the outlet 44 in the first end disk 42.
  • the filter element 10 is particularly suitable as a diesel or gasoline filter element, but other application scenarios are possible.
  • Flow direction 52 extends, as indicated in Figure 2, substantially from the outer fold edges 22 toward the inner fold edges 24 and toward the first support body 12 and on to the second support body 14.
  • the folded filter medium 20 has end folds 34, which are fixed in the transition region between the first and second support body 12, 14 fluid-tight.
  • fluid passages 54 may also be arranged in the lateral surface.
  • openings 70 are further provided, so that the cleaned fluid can penetrate into the clean fluid region 50 as freely as possible.
  • the fluid to be cleaned such as a liquid operating medium
  • a first, lower, and a second, upper, end plate 42, 46 are provided, which are respectively applied to the end edges 26, 28 of the folding profiles 72.
  • the end plates 42, 46 may consist of a plastic material, which is attached to the end edges 26, 28 fluid-tight. This can be done by gluing, welding or other mounting options.
  • the end plates 42, 46 stabilize the folds and separate a raw fluid area 51 from a clean fluid area 50.
  • the upper end plate 46 shown in FIG. 1 has an outlet 48 in the form of a connection port which communicates with the clean fluid area 50.
  • the outlet 48 has a seal 62 in the form of an O-ring for sealing when used in a system for filtering a fluid.
  • the connecting piece 48 is, as well as the clean fluid region 50, arranged eccentrically.
  • a longitudinal axis of the filter element is designated L in FIG.
  • the end plates 42, 46 are provided with protruding edges 66, 68, so that the outer fold edges 22 of the filter medium 20 and the outer second support body 14 are enclosed.
  • the lower edge 66 is disposed on a radially outer side a seal 60 in the form of an O-ring for sealing when used in a system for filtering a fluid.
  • the seal 60 seals the raw fluid region 51 against a space of the separated liquid.
  • the protruding edges 66, 68 of the end plates 42, 46 may also be omitted if the end edges 26, 28 are welded to the end plates 42, 46.
  • the illustrated filter element 10 can be used in particular in a system for filtering a fluid, which is provided with a filter element receptacle for holding the filter element 10.
  • the system may be a fuel supply system, in particular a diesel fuel supply system of a motor vehicle.
  • Figure 4 shows a perspective view of the filter element 10 according to Figure 1 from the top, while in Figure 5 is a perspective view of the filter element 10 according to Figure 1 can be seen from the bottom.
  • the filter element 10 is arranged with the filter medium 20 and the second support body 14 in a circular cylinder arrangement.
  • the outer folding edges 22 form with their envelope 23 together with the second support body 14, the outer circumferential surface 16 of a circular cylinder jacket, which is closed at the end faces of a first end plate 42 and a second end plate 46 fluid-tight.
  • the protruding edges 66, 68 of the two end disks 42, 46 are arranged over the filter medium 20 and the second support body 14 projecting.
  • the edge 66 of the first end plate 42 has the radial O-ring seal 60.
  • the outlet 48 with the radial O-ring seal 62 as a clean fluid outlet is arranged eccentrically to a center of gravity of the cross-sectional area of the outer lateral surface 16.
  • the flow direction 52 of the fluid to be filtered extends from the raw fluid region 51 to the outer fold edges 22 to the interior of the filter element 10.
  • Figure 5 shows the filter element 10 from the bottom with a view of the first end plate 42. Over the cross section of the first end plate 42, the course of the outlet 44 for discharging the separated liquid, so for example water in a diesel fuel filter to recognize.
  • the outlet 44 is curved and extends transversely across the first end plate 42 and follows the shape of the end face of the support body 12.
  • FIGS. 6 to 8 show a filter element 10 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a perspective exploded view of the filter element 10
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through the filter element 10.
  • the screen medium 32 is tubular in shape in FIG Hollow cylinder is formed, wherein the screen medium 32 is stiffened by a support structure in the form of a grid as a support member 19.
  • the screen medium 32 is parallel to the longitudinal axis L of the filter element 10, but arranged eccentrically.
  • the screen medium 32 is flowed through by the fluid to be filtered from a radial outer side into the interior of the hollow cylinder.
  • the filtered fluid in the clean fluid region 50 formed in the interior of the screen medium 32 can flow to the outlet 48 of the filter element 10.
  • the screen medium 32 is held by arranged on the first support body 12 and on the second support body 14 spacers 17, 18 in a stable position.
  • the tubular shape of the screen medium 32 can be seen, in which the screen medium 32 is itself stiffened by a support member 19 in the form of a support structure and held in shape.
  • the sieve medium 32 is arranged off-center in the cross section of the filter element 10 in the cavity 40 formed between the first support body 12 and the second support body 14.
  • the first support body 12 is supported by spacer elements 17 on the second support body 14.
  • the coalescing media 30, 31 are arranged between the filter medium 20 and the first support body 12 and form in their shape, as does the envelope of the inner fold edges 24 of the filter cartridge. medium 20, the contour of the first support body 12, so that the coalescing media 30, 31 and the filter medium 20 can create tightly against the first support body 12.
  • the flow direction 52 of the fluid to be filtered leads from an outside with the raw fluid region 51 through the filter medium 20, the coalescing media 31, 30 into the cavity 40, then through the sieve medium 32 radially into the interior of the sieve medium 32 into the clean fluid region 50, from where the filtered Fluid through the outlet 48 ( Figure 6) can flow out.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the first support body 12 of the filter element according to FIG. 6.
  • the wavy shape of the support body 12 can be seen along the longitudinal direction L.
  • FIG. 10 shows a plan view of the first end disk 42 of the filter element 10 according to FIG.
  • the circular end disk 42 has an outer edge 66, which terminates with the second support body 14 as the outer jacket of the filter element 10 and on the opposite side (FIG. 6) with the envelope 23 of the filter medium 20.
  • the receptacle 64 of the first support body 12 that is modeled on the shape of the first support body 12 can be seen.
  • the area 44 between the receptacle 64 and the edge 66 is thus to be used as the maximum outlet for the separated liquid.
  • Figure 1 1 shows a perspective view of the tubular screen fabric 32 of the filter element 10 according to Figure 6.
  • the screen medium 23 is formed as a hollow cylinder and is stiffened by a carrier grid as a support member 19 so that the screen medium 32 is formed intrinsically stable and installed accordingly in the filter element 10 can be.
  • the screen medium 32 can withstand the hydraulic pressure of the flowing fluid as low.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, umfassend ein gefaltetes Filtermedium (20), welches äußere Faltkanten (22) und den äußeren Faltkanten (22) am Filtermedium (20) gegenüberliegende innere Faltkanten (24) umfasst. Die Faltkanten (22, 24) verlaufen entlang einer Längsachse (L) des Filterelements (10). Weiter umfasst das Filterelement (10) wenigstens einen ersten Stützkörper (12) und einen zweiten Stützkörper (14), wobei der erste Stützkörper (12) den inneren Faltkanten (24) zugewandt ist und eine Einhüllende (25) der inneren Faltkanten (24) bildet, und wobei eine Einhüllende (23) der äußeren Faltkanten (22) und der zweite Stützkörper (14) wenigstens abschnittsweise eine äußere Mantelfläche (16) des Filterelements bilden. Dabei ist zwischen den inneren Faltkanten (24) und dem ersten Stützkörper (12) wenigstens ein Koaleszenzmedium (30) zur Abscheidung einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit angeordnet. Weiter ist zwischen dem ersten Stützkörper (12) und dem zweiten Stützkörper (14) wenigstens ein Siebmedium (32) angeordnet. Die Erfindung betrifft ferner ein System mit einem auswechselbaren Filterelement (100)sowie ein Kraftstoffversorgungssystem, insbesondere ein Dieselkraftstoffversorgungssystem, mit einem solchen Filterelement (10).

Description

Beschreibung
Filterelement und System zum Filtern eines Fluids Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids sowie ein System zum Filtern eines Fluids mit einem Filterelement, und ein Kraftstoffversorgungssystem insbesondere ein Dieselkraftstoffversorgungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Filterelement. Stand der Technik
Im Kraftfahrzeugbereich werden häufig flüssige Betriebsmittel verwendet, wie beispielsweise Kraftstoffe wie Benzin oder Diesel, Schmierstoffe wie Öl oder auch Harnstofflösungen, welche von Verunreinigungen befreit werden müssen. Dazu dienen meist Filterelemente, die in ein Filtergehäuse oder eine Filteraufnahme eingesetzt werden. Die Filterelemente selbst umfassen dabei ein meist flächiges und gefaltetes Filtermedium, welches zwischen Endscheiben oder Endkappen vorgesehen ist und radial durchströmt wird. Bekannt sind insbesondere zylinderförmige Gehäuse und Filterelementgeometrien. Meist sind aufgrund der Einbausituationen geometrische Vorgaben an das jeweilige Filterelement, die Filteraufnahme und an Zu- und Ableitungen für Rein- und Rohfluid gegeben. Wünschenswert ist es, auf kleinem Bauraum eine möglichst große Filterfläche einzusetzen.
Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2009 000 969 U1 ist ein Filterelement mit einem ringförmig geschlossenen gefalteten Filtermedium bekannt, dessen Stirnseiten dicht mit Endscheiben verbunden sind. Die Faltenhöhe zwischen benachbarten Falten nimmt über mehrere Falten hinweg zu bzw. ab. Hierdurch ist das Filterelement in Bauräume mit speziellen Geometrien integrierbar.
In der WO 2007/081425 A1 sind Filterelemente mit gefaltetem Filtermedium beschrieben, wobei sich die Falten entlang einer Längsachse und einer quer hierzu verlaufenden Querachse zwischen ersten und zweiten Faltenspitzen erstrecken. Die Faltentiefe variiert entlang einer normal zu den Faltenebenen verlaufenden Achse.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids zu schaffen, das ein Abscheiden einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit erlaubt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein System mit einem Filterelement sowie ein Kraftstoffversorgungssystem zu schaffen, dass ein Abscheiden einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit erlaubt.
Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung bei einem Filterelement zum Filtern eines Fluids gelöst, welches ein gefaltetes Filtermedium umfasst, und bei welchem zwischen inneren Faltkanten und einem ersten Stützkörper wenigstens ein Koaleszenzmedium zur Abscheidung einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit angeordnet ist und bei welchem zwischen dem ersten Stützkörper und einem zweiten Stützkörper wenigstens ein Siebmedium angeordnet ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Filterelement zum Filtern eines Fluids vorgeschlagen, umfassend ein gefaltetes Filtermedium, welches äußere Faltkanten und den äußeren Faltkanten am Filtermedium gegenüberliegende innere Faltkanten umfasst. Die Faltkanten verlaufen entlang einer Längsachse des Filterelements. Weiter umfasst das Filterelement wenigstens einen ersten Stützkörper und einen zweiten Stützkörper, wobei der erste Stützkörper den inneren Faltkanten zugewandt ist und eine Einhüllende der inneren Faltkanten bildet, und wobei eine Einhüllende der äußeren Faltkanten und der zweite Stützkörper wenigstens abschnittsweise eine äußere Mantelfläche des Filterelements bilden. Dabei ist zwischen den inneren Faltkanten und dem ersten Stützkörper wenigstens ein Koaleszenzmedium zur Abscheidung einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit angeordnet. Weiter ist zwischen dem ersten Stützkörper und dem zweiten Stützkörper wenigstens ein Siebmedium angeordnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Filterelement kann gegenüber dem Stand der Technik mehr Filterfläche in einen vorliegenden Bauraum untergebracht werden. Zudem können mittels der Faltenanordnung auf vor- teilhafte Weise eine oder mehrere Lagen eines Koaleszenzmediums angebracht werden. Eine solche Anordnung kann bei dem beschriebenen Filterelement relativ kostengünstig mit wenig einzelnen Bauteilen erreicht werden. Dadurch kann, insbesondere mit einem nachgeschalteten gewebeartigen Siebmedium, eine Trennung einer emulgierten Flüssigkeit von dem zu filternden Fluid durchgeführt werden. Das Koaleszenzmedium dient dazu, Flüssigkeitströpfchen einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit, zu koagulieren, also die Tropfengröße zu erhöhen, so dass die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser in Dieselkraftstoff, aus dem Fluid abgeschieden werden kann und auf Grund der Schwerkraft abfließen kann. Ein nachgeschaltetes Siebmedium dient dazu, das Fluid, also beispielsweise den Dieselkraftstoff, durchzulassen, jedoch die Wassertropfen zurückzuhalten, damit die Wassertropfen vor oder an dem Siebgewebe abgeschieden werden können. Vorteilhaft kann so beispielsweise Wasser aus Dieselbrennstoff abgeschieden werden. Das vorliegende Design begünstigt eine Diesel-Wassertrennung durch einen relativen langen Fluidweg zwischen Koaleszenzmedium und Siebmedium, so dass das abgeschiedene Wasser vor dem Siebmedium abfließen kann. Bei dem beschriebenen Filterelement ist der Verbau einer großen Fläche an Koaleszenzmedium möglich. Dem ersten Stützkörper kommt die Funktion zu, die Falten des Filtermediums gegen den Druck des zu filternden Fluids abzustützen und vor einem Kollabieren zu schützen. Vorzugsweise liegen die inneren Faltkanten an dem ersten Stützkörper an. Hierzu sind die Einhüllende der inneren Faltkanten und die Kontur des ersten Stützkörpers aneinander angepasst, sodass sich die Einhüllende der inneren Faltkanten und der erste Stützkörper aneinander schmiegen. Durch die Anordnung des Stützkörpers und des gefalteten oder plissierten Filtermediums in der vorgeschlagenen Weise kann bei einer vorgegebenen Grundfläche des Filterelementes eine besonders effiziente und damit vergrößerte Filterfläche erzielt werden. Das Filterelement kann dabei einen einzelnen Faltenbalg aus gefaltetem Filtermedium umfassen. Dadurch, dass eine äußere Mantelfläche, also eine Fläche, die nach außen hin das beispielsweise zylinderförmige, insbesondere kreiszylinderförmige, Filterelement begrenzt, sowohl von äußeren Faltkanten als auch von dem zweiten Stützkörper direkt begrenzt wird, ist eine günstige Verteilung des Filtermediums auf dem vorliegenden Volumen möglich.
In Ausführungsformen bilden die Einhüllende der äußeren Faltkanten und der zweite Stützkörper die äußere Mantelfläche des Filterelements. Die Grundfläche des Filterelements kann dabei beispielsweise von den Faltprofilen gebildet sein.
In weiteren Ausführungsformen des Filterelementes kann das gefaltete Filtermedium in der Art eines Endlosfaltenbalgs ausgeführt sein und einen Umlauffaltabschnitt umfassen. Der Umlauffaltabschnitt um- läuft insbesondere zusammen mit den inneren Faltkanten den ersten und zweiten Stützkörper. Die Stützkörper können somit in das Filterelement eingeführt sein. Dabei bildet zum Beispiel die Einhüllende der äußeren Faltkanten zusammen mit dem Umlaufabschnitt, der sich an den zweiten Stützkörper anschmiegt, die äußere Mantelfläche des Filterelementes. Die äußere Mantelfläche kann insbesondere ein Zylindermantel beispielsweise eines Kreiszylinders sein, sodass man von einem Rundfilterelement sprechen kann. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik üblichen Rundfilterelementen ist das gefaltete Filtermedium jedoch nicht als sternförmiger Filterbalg ausgeführt, sondern als Filtermediumkörper mit paralleler Faltenstellung.
Der erste und/oder zweite Stützkörper kann vorteilhaft einstückig aus einem Kunststoff gefertigt sein, bei- spielsweise in einem Spritzgussverfahren. Alternativ können die Stützkörper auch aus Metall, wie beispielsweise Aluminiumdruckguss gefertigt sein.
Das Filtermedium kann beispielsweise Zellulose, ein synthetisches Vliesmaterial oder ein Zellulose- Synthetik-Mischgewebe aufweisen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Siebmedium wenigstens ein Stützelement aufweisen. Da das Siebmedium beispielsweise aus einem Gewebe gebildet ist, weist es keine intrinsische Struktursteifigkeit auf. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn das Siebmedium auf eine Trägerstruktur, beispielsweise ein Stützgitter, aufgebracht ist, sodass das Siebmedium dauerhaft in Form bleibt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Koaleszenzmedium über an dem ersten Stützkörper angeordnete Abstandselemente und/oder mittelbar oder unmittelbar über an dem zweiten Stützkörper angeordnete Abstandselemente abgestützt werden. Die Abstandselemente und Stützelemente können dabei rippenförmig ausgestaltet sein und/oder auch abstehende Teile sein. Auf diese Weise ist es möglich, das Koaleszenzmedium gegen den Fluiddruck abzustützen. Insbesondere ein durch ein Stützgitter versteiftes Siebmedium, das in seiner Kontur dem ersten Stützkörper angepasst und benachbart zu diesem angeordnet ist, kann durch Abstandselemente in einem definierten Abstand zu dem ersten Stützkörper gehalten werden. Diese Abstandselemente können zusätzlich zum Abstützen des Koaleszenzmediums dienen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Siebmedium einer Kontur des ersten Stützkörpers angepasst folgend oder rohrförmig ausgebildet parallel einer Längsachse des Filterelements angeordnet sein. Da der erste Stützkörper vorteilhaft einer Einhüllenden der inneren Faltkanten des Filtermediums angepasst ausgebildet ist, kann so das Siebmedium auch dieser Einhüllenden angepasst ausgebildet sein. Auf diese Weise wird das Siebmedium flächig von dem zu filternden Fluid von einer Seite des Siebmediums zur anderen Seite durchströmt.
Alternativ ist jedoch auch möglich, dass das Siebmedium rohrförmig in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist, das von einer radialen Außenseite des Siebmediums von dem zu filternden Fluid ins Innere des Hohlzylinders durchströmt werden kann. Auf diese Weise kann das gefilterte Fluid in dem im Inneren des Siebmediums gebildeten Reinfluidbereich zu dem Aulass des Filterelements strömen. Das Siebmedium kann auch in dieser Ausführung durch an dem ersten Stützkörper und/oder an dem zweiten Stützkörper angeordnete Abstandselemente in einer stabilen Position gehalten werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein zwischen dem ersten Stützkörper und dem Siebmedium gebildeter Hohlraum zum Austrag der abgeschiedenen Flüssigkeit vorgesehen sein. Die koagulierten Tropfen der in dem zu filternden Fluid emulgierten Flüssigkeit können vor oder bei Erreichen des Siebmediums sich zu so großen Tropfen oder Flüssigkeitsbereichen zusammenfinden, dass sie auf Grund der Schwerkraft absinken können und so aus dem Fluid ausgeschieden werden können. So kann die Flüssig- keit vorteilhaft in dem Raum zwischen Koaleszenzmedium und Siebmedium abgeschieden und ausgetragen werden. Dies ist insbesondere günstig möglich, wenn ein vorgesehener Hohlraum genügend Raum dazu bietet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Siebmedium ein hydrophobes Medium umfassen. Da das Filterelement insbesondere zum Austrag von in Dieselkraftstoff emulgiertem Wasser vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn ein hydrophobes Medium als Siebmedium eingesetzt wird, da das Siebmedium dazu dient, den Dieselkraftstoff durchzulassen, jedoch die koagulierte Wassertropfen zurückzuhalten. Dies geschieht umso günstiger, wenn das Siebmedium ein hydrophobes Gewebe umfasst oder beispielsweise hydrophob beschichtet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann an Stirnkanten des Filtermediums eine erste Endscheibe mit einem Auslass für die separierte Flüssigkeit und eine zweite Endscheibe mit einem Auslass für das gefilterte Fluid angeordnet sein. Der Auslass für die Flüssigkeit kann sich quer über die zweite Endscheibe erstrecken. Der Auslass für die Flüssigkeit kann an die Form der Stirnkante des ersten Stützkörpers an- gepasst sein. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Filterelement vorgesehen, dass das zu filternde Fluid von der Seite der äußeren Faltkanten in das Filtermedium eintritt und das Filtermedium in Richtung der inneren Faltkanten wieder verlässt. Zweckmäßigerweise sind die Stirnkanten des Filtermediums deshalb mit einer ersten Endscheibe und einer zweiten Endscheibe fluiddicht abgedichtet. Die Endscheibe kann auf die Faltprofile aufgebracht sein und die Faltgeometrie so stabilisieren. In Strömungsrichtung ist nach dem Filtermedium das Koaleszenzmedium angeordnet, in dem die Flüssigkeitstropfen koagulieren. Danach kommt der Hohlraum, in dem die Flüssigkeitstropfen auf Grund der Schwerkraft ausgetragen werden. Dazu ist zweckmäßigerweise in der unten liegenden, beispielsweise der ersten Endscheibe ein Auslass für die Flüssigkeit vorhanden, welcher kommunikativ mit dem Hohlraum verbunden ist, während in der oben liegenden, beispielsweise der zweiten Endscheibe ein Auslass für das gefilterte Fluid ange- ordnet ist, welcher mit dem Raum zwischen Siebmedium und dem zweiten Stützkörper verbunden ist und aus dem das Fluid nach Durchtritt durch das Siebmedium aus dem Filterelement abfließen kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann am Auslass für die abgeschiedene Flüssigkeit eine Aufnahme für den ersten Stützkörper angeordnet sein. Der Auslass für die Flüssigkeit, der in der ersten End- scheibe angeordnet ist, kann so eine Aufnahme aufweisen, mit Hilfe derer der erste Stützkörper mit der ersten Endscheibe verbunden werden kann, beispielsweise eingesteckt, verklebt oder verschweißt, so dass eine stabile Struktur aus Endscheibe und erstem Stützkörper entsteht, die auch gegen den Fluid- druck des zu filternden Fluids den ersten Stützkörper in seiner Position hält, wobei Endscheibe und erster Stützkörper fluiddicht miteinander verbunden sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können die jeweils zwischen einer inneren Faltkante und einer äußeren Faltkante verlaufenden Faltenabschnitte parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Das Filtermedium ist hierbei derart gefaltet, dass die sich zwischen einer inneren Faltkante und einer äußeren Faltkante erstreckenden Faltabschnitte parallel oder zumindest im Wesent- liehen parallel zueinander verlaufen. Hierbei liegen die Faltabschnitte in zueinander parallelen Ebenen, deren Flächennormalen senkrecht zu der Längsachse des Filterelements ausgerichtet sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können die inneren Faltkanten und der zweite Stützkörper wenigstens teilweise einen Reinfluidbereich bilden. Der Reinfluidbereich kann dabei wenigstens teilweise innerhalb einer von den inneren Faltkanten gebildeten Einhüllenden liegen. Durch den Reinfluidbereich kann gefiltertes Fluid, wie beispielsweise ein Betriebsmittel für ein Kraftfahrzeug, insbesondere axial ausströmen. Der Reinfluidbereich ist zum Beispiel zwischen dem ersten Stützkörper und dem zweiten Stützkörper vorgesehen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann bei bestimmungsgemäßem Einsatz eine Strömungsrichtung von zu filterndem Fluid von den äußeren Faltkanten zu dem zweiten Stützkörper verlaufen. So erfolgt bei dem Filterelement eine Durchströmung nicht radial, sondern wenigstens teilweise quer zu dem Filterelementquerschnitt, nämlich von den äußeren Faltkanten hin zu den inneren Faltkanten und weiter in den Reinfluidbereich hinein. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die äußere Mantelfläche einen Zylindermantel, insbesondere einen Kreiszylindermantel, bilden. Es sind jedoch auch äußere Mantelflächen mit einer ovalen, eckigen oder anders geformten Grundfläche denkbar. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Reinfluidbereich exzentrisch zu der Längsachse des Filterelements angeordnet sein. In Ausführungsformen, bei denen das Filterelement ein Rundfilterelement in der Art eines Kreiszylindermantels beschreibt, liegt der Reinfluidbereich insbesondere außerhalb eines Bereichs der Symmetrieachse. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können zwischen den äußeren Faltkanten und den inneren Faltkanten Faltenabschnitte mit variabler Faltenhöhe gebildet sein. Eine variable Faltenhöhe ermöglicht eine besonders günstige Raumausnutzung innerhalb des Volumens des Filterelements, also innerhalb der Mantelfläche. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der zweite Stützkörper fluiddicht sein oder Fluiddurchlässe aufweisen. Bei einer fluiddichten Ausgestaltung kann der zweite Stützkörper eine äußere Mantelfläche des Filterelementes bilden. Es ist auch denkbar, dass der zweite Stützkörper Fluiddurchlässe umfasst, durch welche das gefilterte Fluid beispielsweise zielgerichtet austreten kann. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können Endfalten des gefalteten Filtermediums fluiddicht an dem ersten Stützkörper und an dem zweiten Stützkörper angeordnet sein. Insbesondere können die Endfalten fluiddicht an den Stützkörpern befestigt sein. Dabei ist eine Befestigung beispielsweise durch Verkleben der Endfalten, Verschweißen oder Anschäumen einer Dichtmasse denkbar. In Ausführungsformen umfasst das Filterelement ausschließlich einen von dem gefalteten Filtermedium gebildeten zusammenhängenden Faltenbalg. Gegenüber anderen Filterelementen hat die Ausführung mit nur einem Faltenbalg den Vorteil, dass die Filterfläche erhöht ist. Es erfolgt beispielsweise eine besonders günstige Raumausnutzung innerhalb der Mantelfläche des Filterelementes. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Filtern eines Fluids mit einem Filterelement vorgeschlagen, welches eine Filterelementaufnahme zum Halten des Filterelements umfasst. Das Filterelement ist insbesondere wie vorbeschrieben ausgestaltet. Dabei kann beispielsweise ein Rein- fluid-Auslass des Filterelements als Anschlussstutzen außerhalb des Schwerpunktes einer Querschnittsfläche des Filterelements vorgesehen sein. Aufgrund der Anordnung von gefaltetem Filtermedium und dem zweiten Stützkörper nebeneinander kann ein vorgegebener Bauraum günstig ausgenutzt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftstoffversorgungssystem, insbesondere ein Dieselkraftstoffversorgungssystem, mit einem Filterelement vorgeschlagen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Filterelements nach einem Aus- führungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Filterelements gemäß Figur 1 ;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Filterelement gemäß Figur 1 ;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Filterelements gemäß Figur 1 von einer Oberseite;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Filterelements gemäß Figur 1 von einer Unterseite; Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Filterelements nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Filterelements gemäß Figur 6; Fig. 8 einen Längsschnitt durch das Filterelement gemäß Figur 6;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung des ersten Stützkörpers des Filterelements gemäß Figur
6; Fig. 10 eine Draufsicht auf die erste Endscheibe des Filterelements gemäß Figur 6; und
Fig. 1 1 eine perspektivische Darstellung des rohrförmigen Siebgewebes des Filterelements gemäß Figur 6. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Die Erfindung ist anhand eines Dieselkraftstofffilters dargestellt, kann jedoch auch für andere Filter- Systeme mit entsprechender Anpassung der Konstruktion vorgesehen sein. Figur 1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Filterelements 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während in Figur 2 eine Querschnittsansicht und in Figur 3 ein Längsschnitt des Filterelements gemäß Figur 1 dargestellt sind. Die Ausführungsform des Filterelements 10 umfasst dabei ein gefaltetes Filtermedium 20, welches aus einem flachen Material zickzackförmig gefaltet ist. Das Material kann zum Beispiel ein synthetisches Vliesmaterial, Papier, Gelege oder Gewebe umfassen. Flache Filtermedien, die sich zum Ausbilden von plissierten Medien eignen, sind grundsätzlich bekannt. Es können je nach Bedarf ein- oder mehrlagige Medien eingesetzt werden.
Man erkennt in der Orientierung der Figur 1 von oben die Faltprofile 72. In der Figur 2 sieht man, dass die Faltungen unterschiedliche Faltenhöhen 21 haben. Das heißt, der Abstand zwischen gegenüber liegenden Faltkanten 22, 24, welcher einen Faltabschnitt bildet, ändert sich im Verlauf der Faltungen. Das Filtermedium 20 bildet eine Art Faltenbalg aus, wobei die Faltabschnitte im Wesentlichen eng beieinander verlaufen, aber dennoch das Fluid zwischen den Faltabschnitten strömen kann. Die Faltabschnitte verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander, d. h. die Faltabschnitte verlaufen in parallelen Ebenen. In der Darstellung erkennt man äußere Faltkanten 22 und innere Faltkanten 24, wobei lediglich beispielhaft einige mit Bezugszeichen benannt sind. Äußere Faltkanten 22 weisen nach außen, und innere Faltkanten 24 in einen Innenraum des Filterelements 10.
Es ist ferner in der Figur 1 eine Einhüllende 23 der äußeren Faltkanten 22 angedeutet sowie eine Einhüllende 25 der inneren Faltkanten 24. Den inneren Faltkanten 24 gegenüber ist ein erster Stützkörper 12 angeordnet, welcher die Form der Einhüllenden 25 der inneren Faltkanten nachbildet. Zwischen der Einhüllenden 25 der inneren Faltkanten 24 und dem ersten Stützkörper 12 sind zwei Koaleszenzmedien 30, 31 angeordnet, welche sich beim Zusammenbau des Filterelements 10 der Form der Einhüllenden 25 anschmiegen, da die Koaleszenzmedien 30, 31 flexibel ausgeführt sind oder der Form der Einhüllenden 25, bzw. des ersten Stützkörpers 12 angepasst sind. Bei einer angedeuteten Strömungsrichtung 52 wirkt der erste Stützkörper 12 einer Verformung der Faltungen des Filtermediums 20 entgegen. In Strömungsrichtung 52 folgend weist der erste Stützkörper 12 Abstandselemente 17 auf, welche ein nachfolgendes Siebmedium 32, welches der Kontur des ersten Stützkörpers 12 folgt und beispielsweise durch ein Trägergitter als Stützelement 19 versteift ist, in Form und auf Abstand hält. Das Siebmedium 32 liegt so lediglich über die Abstandselemente 17 an dem ersten Stützkörper 12 an. Von der Rückseite wird das Siebmedium 32 durch den zweiten Stützkörper 14, bzw. von an dem zweiten Stützkörper 14 ange- ordneten Abstandselementen 18 auf Abstand gehalten. Die Abstandselemente 17, 18 sind in Längsrichtung L voneinander beabstandet angeordnet. Die Abstandselemente 17 gewährleisten in zusammengebautem Zustand zwischen dem ersten Stützkörper 12 und dem Siebmedium 32 die Ausbildung eines Hohlraums 40, der zum Austrag von in den Koaleszenzmedien 30, 31 koagulierten Flüssigkeitstropfen einer in dem zu filternden Fluid emulgierten Flüssigkeit, also beispielsweise Wasser in Dieselkraftstoff, vorgesehen ist. Die abgeschiedene Flüssigkeit kann durch einen in der ersten Endscheibe 42 ange- ordneten Auslass 44 abfließen. Der Auslass 44 erstreckt sich quer über die erste Endscheibe 42 und ist an die Form der Stirnfläche des Stützkörpers 12 angepasst.
Die Abstandselemente 18 stellen die Ausbildung eines Hohlraums 50 zwischen dem Siebmedium 32 und dem zweiten Stützkörper 14 sicher, der von dem durch das Siebmedium 32 durchgetretenen, gefilterten Fluid gefüllt ist, welches durch den Auslass 48 in der zweiten Endscheibe 46 austreten kann. Das Siebmedium 32 kann dabei insbesondere ein hydrophobes Medium aufweisen, so dass koagulierte Wassertropfen am Durchtritt durch das Siebmedium 32 gehindert werden und in dem Hohlraum 40 davor abgeschieden werden können.
Der erste Stützkörper 12, an welchem die Koaleszenzmedien 30, 31 anliegen, stützt sich über die Abstandselemente 17, 18 an dem zweiten Stützkörper 14 ab.
Der erste Stützkörper 12 ist den inneren Faltkanten 24 zugewandt und bildet so eine Einhüllende 25 der inneren Faltkanten 24. Eine Einhüllende 23 der äußeren Faltkanten 22 und der zweite Stützkörper 14 bilden wenigstens abschnittsweise eine äußere Mantelfläche 16 des Filterelements 10. Die äußere Mantelfläche 16 bildet einen Zylindermantel, insbesondere wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, einen Kreiszylindermantel. Alternativ sind auch andere Querschnittsformen möglich. Der zweite Stützkörper 14 kann fluiddicht ausgeführt sein oder (nicht eingezeichnete) Fluiddurchlässe 54 zum gezielten Austrag des gefilterten Fluids aufweisen.
In der ersten Endscheibe 42 ist im Bereich des Auslasses 44 eine Aufnahme 64 zur Befestigung des ersten Stützkörpers 12 vorgesehen. Der Stützkörper 12 kann in die Aufnahme 64 eingesteckt werden. Man erkennt insbesondere in der Figur 2, dass die äußeren Faltkanten 22 zusammen mit dem zweiten Stützkörper 14 eine äußere Mantelfläche des Filterelementes 10 bilden. Die äußere Mantelfläche ist mit 16 bezeichnet und entspricht in der Ausführungsform der Figur 1 einem Kreiszylindermantel. Beim Betrieb des Filterelementes 10 durchströmt verunreinigtes Fluid in Strömungsrichtung 52 das Filtermedium 20 und tritt entlang der Strömungsrichtung 52 in den Reinfluidbereich 50 ein. Die inneren Faltkanten 24 und der zweite Stützkörper 14 bilden wenigstens teilweise den Reinfluidbereich 50. Der Reinfluidbereich 50 ist exzentrisch zu einem Schwerpunkt der Querschnittsfläche der äußeren Mantelfläche 16 angeordnet. Von dort kann das gefilterte Fluid als gereinigtes Betriebsmittel im Kraftfahrzeug verwendet werden. Beispielsweise kann es sich um Öl oder Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, handeln. In dem Fluid emulgierte Flüssigkeit wird beim Durchtritt durch die Koaleszenzmedien 30, 31 koaguliert, d.h. Flüssigkeitströpfchen werden vergrößert, so dass die so entstandenen Flüssigkeitstropfen durch die Schwerkraft aus dem Fluid abgeschieden werden können und so in dem Hohlraum 40 nach unten fließen und das Filterelement durch den Auslass 44 in der ersten Endscheibe 42 verlassen.
Das Filterelement 10 eignet sich insbesondere als Diesel- oder Benzinfilterelement, aber auch andere Anwendungsszenarien sind möglich. Die bei bestimmungsgemäßem Einsatz vorliegende Strömungsrichtung 52 verläuft, wie in der Figur 2 angedeutet ist, im Wesentlichen von den äußeren Faltkanten 22 hin zu den inneren Faltkanten 24 bzw. in Richtung zu dem ersten Stützkörper 12 und weiter zum zweiten Stützkörper 14. Das gefaltete Filtermedium 20 weist Endfalten 34 auf, welche in dem Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Stützkörper 12, 14 fluiddicht befestigt sind. In der Ausführungsform der Figur 1 ist der zweite, äußere Stützkörper 14, welcher die Mantelfläche des Filterelements 10 zum Teil bildet, fluiddicht ausgeführt. Alternativ können auch (nicht dargestellte) Fluiddurch- lässe 54 in der Mantelfläche angeordnet sein. In dem inneren ersten Stützkörper 12 sind ferner Öffnungen 70 vorgesehen, so dass das gereinigte Fluid möglichst unbehindert in den Reinfluidbereich 50 eindringen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform des Filterelements 10 strömt das zu reinigende Fluid, wie ein flüssiges Betriebsmittel, eher nicht radial, also in Richtung zur Symmetrieachse, durch das Filtermedium 20, sondern eher quer entlang der Strömungsrichtung 52 von dem Rohfluidbereich 51 in den Reinfluidbereich 50.
Ferner ist, wie in der Figur 1 dargestellt ist, eine erste, untere, und eine zweite, obere, Endscheibe 42, 46 vorgesehen, welche jeweils auf die Stirnkanten 26, 28 der Faltprofile 72 aufgebracht sind. Die Endscheiben 42, 46 können aus einem Kunststoffmaterial bestehen, welches auf den Stirnkanten 26, 28 fluiddicht angebracht ist. Dies kann durch Kleben, Verschweißen oder andere Befestigungsmöglichkeiten erfolgen. Die Endscheiben 42, 46 stabilisieren die Faltungen und trennen einen Rohfluidbereich 51 von einem Reinfluidbereich 50. Die in der Figur 1 gezeigte obere Endscheibe 46 hat einen Auslass 48 in Form eines Anschlussstutzens, welcher mit dem Reinfluidbereich 50 kommuniziert. Der Auslass 48 weist eine Dichtung 62 in Form eines O-Rings zum Abdichten beim Einsatz in einem System zum Filtern eines Fluids auf. Der Anschlussstutzen 48 ist dabei, wie auch der Reinfluidbereich 50, exzentrisch angeordnet. Eine Längsachse des Filterelementes ist in der Figur 1 mit L bezeichnet.
In der Ausführungsform der Figur 1 , bzw. Figur 2 und Figur 3 sind die Endscheiben 42, 46 mit überstehenden Rändern 66, 68 versehen, so dass die äußeren Faltkanten 22 des Filtermediums 20 und der äußere zweite Stützkörper 14 umschlossen werden. Im unteren Rand 66 ist auf einer radialen Außenseite eine Dichtung 60 in Form eines O-Rings zum Abdichten beim Einsatz in einem System zum Filtern eines Fluids angeordnet. Die Dichtung 60 dichtet dabei den Rohfluidbereich 51 gegen einen Raum der abgeschiedenen Flüssigkeit ab. Die überstehenden Ränder 66, 68 der Endscheiben 42, 46 können auch entfallen, wenn die Stirnkanten 26, 28 mit den Endscheiben 42, 46 verschweißt sind.
Das dargestellte Filterelement 10 kann insbesondere in einem System zum Filtern eines Fluids, welches mit einer Filterelementaufnahme zum Halten des Filterelements 10 versehen ist, eingesetzt werden. Vorteilhaft kann das System ein Kraftstoffversorgungssystem, insbesondere ein Dieselkraftstoffversorgungssystem eines Kraftfahrzeugs sein. Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Filterelements 10 gemäß Figur 1 von der Oberseite, während in Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Filterelements 10 gemäß Figur 1 von der Unterseite zu sehen ist. Das Filterelement 10 ist mit dem Filtermedium 20 und dem zweiten Stützkörper 14 in Kreiszylinderanordnung angeordnet. Die äußeren Faltkanten 22 bilden mit ihrer Einhüllenden 23 zusammen mit dem zweiten Stützkörper 14 die äußere Mantelfläche 16 eines Kreiszylindermantels, der an den Stirnseiten von einer ersten Endscheibe 42 und einer zweiten Endscheibe 46 fluiddicht abgeschlossen ist. Die überstehenden Ränder 66, 68 der beiden Endscheiben 42, 46 sind über das Filtermedium 20 sowie den zweiten Stützkörper 14 überstehend angeordnet. Der Rand 66 der ersten Endscheibe 42 weist die radiale O-Ring-Dichtung 60 auf. An der zweiten Endscheibe 46 ist exzentrisch zu einem Schwerpunkt der Querschnittsfläche der äußeren Mantelfläche 16 der Auslass 48 mit der radialen O-Ring-Dichtung 62 als Rein- fluid-Auslass angeordnet. Die Strömungsrichtung 52 des zu filternden Fluids verläuft von dem Rohfluid- bereich 51 auf die äußeren Faltkanten 22 zu ins Innere des Filterelements 10.
Figur 5 zeigt das Filterelement 10 von der Unterseite mit Sicht auf die erste Endscheibe 42. Über den Querschnitt der ersten Endscheibe 42 ist der Verlauf des Auslasses 44 zum Austrag der abgeschiedenen Flüssigkeit, also beispielsweise Wasser bei einem Dieselkraftstofffilter, zu erkennen. Der Auslass 44 ist geschwungen und erstreckt sich quer über die erste Endscheibe 42 und folgt der Form der Stirnfläche des Stützkörpers 12.
In den Figuren 6 bis 8 ist ein Filterelement 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Figur 6 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Filterelements 10, Figur 7 eine Querschnittsansicht und Figur 8 einen Längsschnitt durch das Filterelement 10. Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Filterelement 10 ist in der Ausführungsform in Figur 6 das Siebmedium 32 rohr- förmig in Gestalt eines Hohlzylinders ausgebildet, wobei das Siebmedium 32 durch eine Trägerstruktur in Form eines Gitters als Stützelement 19 versteift ist. Das Siebmedium 32 ist parallel zu der Längsachse L des Filterelements 10, jedoch außermittig angeordnet. Das Siebmedium 32 wird von dem zu filternden Fluid von einer radialen Außenseite ins Innere des Hohlzylinders durchströmt. Auf diese Weise kann das gefilterte Fluid in dem im Inneren des Siebmediums 32 gebildeten Reinfluidbereich 50 zu dem Auslass 48 des Filterelements 10 strömen. Das Siebmedium 32 wird durch an dem ersten Stützkörper 12 und an dem zweiten Stützkörper 14 angeordnete Abstandselemente 17, 18 in einer stabilen Position gehalten.
In der Querschnittsansicht in Figur 7 ist die rohrförmige Gestalt des Siebmediums 32 zu erkennen, bei welchem das Siebmedium 32 selbst durch ein Stützelement 19 in Form einer Trägerstruktur versteift und in Form gehalten wird. Das Siebmedium 32 ist im Querschnitt des Filterelements 10 außermittig in dem zwischen dem ersten Stützkörper 12 und dem zweiten Stützkörper 14 gebildeten Hohlraum 40 angeordnet. Dazu ist der erste Stützkörper 12 über Abstandselemente 17 an dem zweiten Stützkörper 14 abgestützt. Die Koaleszenzmedien 30, 31 sind zwischen dem Filtermedium 20 und dem ersten Stützkörper 12 angeordnet und bilden in ihrer Form, ebenso wie die Einhüllende der inneren Faltkanten 24 des Filter- mediums 20, die Kontur des ersten Stützkörpers 12 nach, so dass die Koaleszenzmedien 30, 31 sowie das Filtermedium 20 sich eng an den ersten Stützkörper 12 anlegen können. Die Strömungsrichtung 52 des zu filternden Fluids führt von einer Außenseite mit dem Rohfluidbereich 51 durch das Filtermedium 20, die Koaleszenzmedien 31 , 30 in den Hohlraum 40, dann durch das Siebmedium 32 radial ins Innere des Siebmediums 32 in den Reinfluidbereich 50, von wo das gefilterte Fluid durch den Auslass 48 (Figur 6) ausfließen kann.
Im Längsschnitt durch das Filterelement 10 in Figur 8 ist die rohrförmige Gestalt des Siebmediums 32 zu erkennen, welches an der zweiten Endscheibe 46 direkt an den Auslass 48 anschließt. So ist es zweck- mäßig, wenn das Siebmedium 32 fluiddicht an der zweiten Endscheibe 46 angeordnet ist, damit der Reinfluidbereich 50 im Inneren des rohrförmigen Siebmediums in den Auslass 48 fluiddicht mündet. Das Siebmedium 32 kann zusätzlich durch Abstandselemente 17, 18 des ersten und zweiten Stützkörpers 12, 14 in einer stabilen Position gehalten werden. Figur 9 zeigt eine perspektivische Darstellung des ersten Stützkörpers 12 des Filterelements gemäß Figur 6. Zu erkennen ist die wellenförmige Gestalt des Stützkörpers 12 entlang der Längsrichtung L. Auf der bei Einbaulage in Richtung des zweiten Stützkörpers 14 (Figur 6) sind Abstandselemente 17 angeordnet, mittels derer der erste Stützkörper 12 an dem zweiten Stützkörper 14 abgestützt ist. Die Abstandselemente 17 weisen deshalb eine der zylindrischen Außenform des zweiten Stützkörpers 14 ange- passte Länge auf.
In Figur 10 ist eine Draufsicht auf die erste Endscheibe 42 des Filterelements 10 gemäß Figur 6 dargestellt. Die kreisförmige Endscheibe 42 weist eine äußeren Rand 66 auf, der mit dem zweiten Stützkörper 14 als Außenmantel des Filterelements 10 sowie auf der gegenüber liegenden Seite (Figur 6) mit der Ein- hüllenden 23 des Filtermediums 20 abschließt. Im Inneren der Endscheibe 42 ist die der Form des ersten Stützkörpers 12 nachgebildete Aufnahme 64 des ersten Stützkörpers 12 zu erkennen. Der Bereich 44 zwischen der Aufnahme 64 und dem Rand 66 ist so als maximaler Auslass für die abgeschiedene Flüssigkeit zu verwenden. Figur 1 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des rohrförmigen Siebgewebes 32 des Filterelements 10 gemäß Figur 6. Das Siebmedium 23 ist als Hohlzylinder ausgebildet und ist von einem Trägergitter als Stützelement 19 so versteift, dass das Siebmedium 32 eigenstabil ausgebildet ist und entsprechend in dem Filterelement 10 verbaut werden kann. Außerdem kann das Siebmedium 32 so günstig dem hydraulischen Druck des strömenden Fluids standhalten.

Claims

Ansprüche
Filterelement (10) zum Filtern eines Fluids, umfassend ein gefaltetes Filtermedium (20), welches äußere Faltkanten (22) und den äußeren Faltkanten (22) am Filtermedium (20) gegenüberliegende innere Faltkanten (24) umfasst, wobei die Faltkanten (22, 24) entlang einer Längsachse (L) des Filterelements (10) verlaufen, sowie wenigstens einen ersten Stützkörper (12) und einen zweiten Stützkörper (14), wobei der erste Stützkörper (12) den inneren Faltkanten (24) zugewandt ist und eine Einhüllende (25) der inneren Faltkanten (24) bildet, und wobei eine Einhüllende (23) der äußeren Faltkanten (22) und der zweite Stützkörper (14) wenigstens abschnittsweise eine äußere Mantelfläche (16) des Filterelements bilden,
wobei zwischen den inneren Faltkanten (24) und dem ersten Stützkörper (12) wenigstens ein Koaleszenzmedium (30) zur Abscheidung einer in dem Fluid emulgierten Flüssigkeit angeordnet ist und wobei zwischen dem ersten Stützkörper (12) und dem zweiten Stützkörper (14) wenigstens ein Siebmedium (32) angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 1 , wobei das Siebmedium (32) wenigstens ein Stützelement (19) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Koaleszenzmedium (30) über an dem ersten Stützkörper (12) angeordnete Abstandselemente (17) und/oder mittelbar oder unmittelbar über an dem zweiten Stützkörper (14) angeordnete Abstandselemente (18) abgestützt wird.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Siebmedium (32) einer Kontur dem ersten Stützkörper (12) angepasst folgend oder rohrförmig ausgebildet parallel einer Längsachse (L) des Filterelements angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zwischen dem ersten Stützkörper (12) und dem Siebmedium (32) gebildeter Hohlraum (40) zum Austrag der abgeschiedenen Flüssigkeit vorgesehen ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Siebmedium (32) ein hydrophobes Medium umfasst.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an Stirnkanten (26, 28) des Filtermediums (20) eine erste Endscheibe (42) mit einem Auslass (44) für die abgeschiedene Flüssigkeit und eine zweite Endscheibe (46) mit einem Auslass (48) für das gefilterte Fluid angeordnet ist.
Filterelement nach Anspruch 7, wobei am Auslass (44) für die abgeschiedene Flüssigkeit eine Aufnahme (64) für den ersten Stützkörper (12) angeordnet ist. Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweils zwischen einer inneren Faltkante (24) und einer äußeren Faltkante (22) verlaufenden Faltenabschnitte parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die inneren Faltkanten (24) und der zweite Stützkörper (14) wenigstens teilweise einen Reinfluidbereich (50) bilden.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei bestimmungsgemäßem Einsatz eine Strömungsrichtung (52) von zu filterndem Fluid von den äußeren Faltkanten (22) zu dem zweiten Stützkörper (14) verläuft.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußere Mantelfläche (16) einen Zylindermantel, insbesondere einen Kreiszylindermantel, bildet.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reinfluidbereich (50) exzentrisch zu der Längsachse (L) des Filterelements angeordnet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den äußeren Faltkanten (22) und den inneren Faltkanten (24) Faltenabschnitte mit variabler Faltenhöhe (21 ) gebildet sind.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Stützkörper (14) fluiddicht ist oder Fluiddurchlässe (54) aufweist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Endfalten (34) des gefalteten Filtermediums (20) fluiddicht an dem ersten Stützkörper (12) und an dem zweiten Stützkörper (14) angeordnet sind.
System zum Filtern eines Fluids mit einem Filterelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Filterelementaufnahme zum Halten des Filterelements (10).
Kraftstoffversorgungssystem, insbesondere Dieselkraftstoffversorgungssystem, mit einem Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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