-
Stand der
Technik
-
Die
Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter zum
Reinigen von Kraftstoff mit einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse, welches
ein Gehäuseunterteil
mit einem Wasserspeicherraum und einem Wasserablass, ein Gehäuseoberteil
mit einem Zulauf sowie einen Filtereinsatzraum mit einem Filtereinsatz aufweist.
-
Solche
Flüssigkeitsfilter
sind aus der
DE 101 38
122 A1 als Kraftstofffilter für Dieselkraftstoff bekannt.
Dabei besitzt das mit einem Wasserspeicherraum ausgebildete Flüssigkeitsfilter
ein Gehäuse,
bei dem ein becherförmiges
Oberteil an seinem oberen offenen Rand mit einem Unterteil unlösbar verschlossen
ist. Im Bereich des Bodenteils des becherförmigen Oberteils sind die Öffnungen
für Einlass
und Auslass, die Dichtungsmittel sowie die Befestigungsmittel angeordnet.
-
Weiterhin
ist ein Gehäuse
eines Flüssigkeitsfilters
zum Reinigen von Kraftstoff in Vollkunststoffausführung aus
der
DE 197 37 192
A1 bekannt. Dabei hat das Gehäuse ein becherförmiges Unterteil
mit einem unterhalb des zylindrischen Filtereinsatzes liegenden
Sockelabschnitt, in den neben einem Wasserspeicherraum ein temperaturabhängiges Umschaltventil
für eine
Kraftstoffrückführung vorgesehen
ist. An diesem Sockelabschnitt sind neben dem Zulaufanschluss zwei
zusätzliche
Anschlussstutzen vorgesehen, an die eine externe Heizeinrichtung
anschließbar
ist. Ein deckelartiges Oberteil ist mittels Schnellverschluss lösbar auf
dem becherförmigen Unterteil
befestigt.
-
In
der
DE 196 37 008
A1 ist ein Flüssigkeitsfilter
offenbart, dessen Gehäusebauteile
in zylindrischer Grundstruktur ausgeführt sind. Der Deckel kann meist
mit Hilfe eines Schraubgewindes in das Gehäuse eingeschraubt werden. Der
Schraubdeckel weist eine radiale Nut auf, in die ein O – Ring zur Dichtung
gegenüber
dem Gehäuseunterteil
eingesetzt werden kann. Der Deckel wird mit dem Gehäuseunterteil
verschraubt und mit einem definierten Drehmoment festgezogen. Dies
verhindert ein Lösen des
Deckels während
des Betriebs.
-
Nachteilig
bei allen genannten Varianten ist die kostenintensive Herstellung,
da Gewinde bzw. Spannringe und deren Rastnasen hergestellt werden müssen. Teilweise
können
z.B. die Gewinde nicht urformtechnisch ohne Nacharbeit gefertigt
werden, wie dies bei Gewinden der Fall ist, die sich in Deckeln
befinden, die aus Aluminiumdruckguss hergestellt sind.
-
Weiterhin
ist nachteilig, dass die Verbindungsstelle von Gehäuseunterteil
und Gehäusedeckel
eine Angriffsstelle für
Verschmutzungen darstellt und Undichtigkeiten fördert.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung einen Flüssigkeitsfilter der eingangs
erwähnten
Art zu schaffen, der zum einen kostengünstig hergestellt werden kann
und zum anderen wartungsfrei ist.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei einem Flüssigkeitsfilter
zum Reinigen von Kraftstoff mit einem aus Kunststoff bestehenden Gehäuse, welches
ein Gehäuseunterteil
mit einem Wasserspeicherraum und einem Wasserablass, ein Gehäuseoberteil
mit einem Zulauf sowie einen Filtereinsatzraum mit einem Filtereinsatz
aufweist, das Gehäuseoberteil
mit dem Gehäuseunterteil
verschweißt
ist. Dadurch wird erreicht, dass der Flüssigkeitsfilter in einem einteiligen
Gehäuse
untergebracht ist. Diese Art von Gehäuse sind kostengünstig herzustellen
und absolut dicht. Dies hat den Vorteil, dass einerseits der Schmutzangriff
minimiert wird und andererseits die zu filternde Flüssigkeit
nicht aus dem Gehäuse
austreten kann. Zusätzlich
sind durch die Wahl der Materialien sämtliche Bestandteile voll recyclefähig. Gemäß der Erfindung
wird ein wartungsfreies Filtersystem realisiert, bei dem eine Kontamination
der sauberen Filterseite durch Schmutz, wie es üblicherweise bei Wechseln der
Filtereinsätze
auftreten kann, sicher vermieden wird.
-
In
bevorzugter Ausführungsform
sind bei dem Flüssigkeitsfilter
das Gehäuseoberteil
aus Kunststoff, vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie das
Gehäuseunterteil
gefertigt, was ein Verschweißen
der beiden Teile erleichtert, da beide Teile ein gleiches Aufschmelzverhalten
zeigen.
-
Das
Gehäuseoberteil
des Flüssigkeitsfilters kann
eine angeformte Aufnahme für
eine integrierbare Heizeinrichtung aufweisen, was einerseits den leichten
Austausch der Heizeinrichtung ermöglicht. Andererseits wird auch
ermöglicht,
dass die Heizeinrichtung und der Flüssigkeitsfilter in getrennten
Fertigungseinrichtungen gefertigt werden können.
-
Das
Gehäuseoberteil
des Flüssigkeitsfilters kann
auch eine angeformte Steckaufnahme für einen Wassersensor aufweisen,
der beim Überschreiten
eines Schwellwertes für
die abgeschiedene Wassermenge optische und / oder akustische Warnsignale auslöst und /
oder ein Pump- oder Ablaufsystem aktiviert, welches den Wasserspeicherraum
während des
Betriebs entleert. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch hier Sensor
und Flüssigkeitsfilter
in getrennten Fertigungslinien gefertigt werden können.
-
Vorteilhaft
im Hinblick auf eine einfache Wartung ist es, wenn am Gehäuseunterteil
mindestens eine Gewindebuchse zur Aufnahme einer Wasserablaufschraube
integriert ist, was beim Überschreiten der
höchst
zulässigen
Wassermenge eine einfache manuelle Entleerung des Wasserspeicherraums
ermöglicht.
-
Der
Flüssigkeitsfilter
kann besonders einfach montiert werden, wenn am Gehäuseoberteil
mindestens ein Haltezapfen angeformt ist, in den dazu korrespondierende
Montagehaken einer Halterung eingreifen, und weiterhin Führungen
angeformt sind, die im montierten Zustand in entsprechend ausgeformte Aufnahmen
der Halterung eingreifen, und dass das Gehäuseoberteil mittels einer angeformten
Buchse eine Schraubverbindung mit einer weiteren Buchse an der Halterung
ermöglicht.
Damit sind neben einer einfachen Montage und Handhabung auch gute
Einbaumöglichkeiten
im Kraftfahrzeug gegeben, die gleichzeitig auch einen Verdrehschutz
ermöglichen.
-
Die
das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass
das Gehäuseoberteil
mit dem Gehäuseunterteil
rund umlaufend hermetisch dicht verschweißt wird. Hierdurch wird ein einstückiges Gehäuse hergestellt,
welches kostengünstig
und dicht gegen ein- oder austretende Flüssigkeiten ist. Besondere Vorteile
werden erzielt, indem das Gehäuseoberteil
mit dem Gehäuseunterteil mittels
Laserschweißen
verbunden wird. Dieses Verfahren ist besonders wirtschaftlich, da
keine weiteren Materialien zum Einsatz kommen, sondern nur die an der
Konstruktion beteiligten Materialien miteinander verschmelzen. Dies
funktioniert besonders gut, wenn das Gehäuseoberteil aus dem gleichen
Material besteht, wie das Gehäuseunterteil.
-
Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1a in
perspektivischer Ansicht einen Flüssigkeitsfilter;
-
1b den
Flüssigkeitsfilter
in Draufsicht
-
1c den
Flüssigkeitsfilter
in Schnittansicht
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1a zeigt
einen Flüssigkeitsfilter 1,
wie er zum Reinigen von Kraftstoff eingesetzt wird. Der Flüssigkeitsfilter 1 besteht
aus einem Kunststoff-Gehäuse
und weist ein Gehäuseoberteil 10 auf,
welches durch einen im Wesentlichen becherförmigen Filtereinsatzraum 17 gebildet
ist, der die Aufnahme eines zylindrischen Filtereinsatzes 30 bildet.
Das Gehäuseoberteil 10 weist
zusätzlich
noch einen Zulauf 11 in etwa halber Höhe des Filtereinsatzraumes 17 auf, durch
den der Kraftstoff durch eine Heizeinrichtung 60 einfließen kann.
Am unteren Ende des Gehäuseoberteils 10 ist
das Gehäuse
mit einem Gehäuseunterteil 20 verschlossen.
Das Gehäuseunterteil 20 weist
einen in dieser Ansicht nicht sichtbaren Wasserspeicherraum 22 und
einen Wasserablass 21 auf, durch den das abgeschiedene
Wasser ablaufen kann. Der Wasserablass 21 weist im gezeigten
Ausführungsbeispiel
eine Gewindebuchse auf und ist im normalen Betrieb mit einer Wasserablaufschraube 50 verschlossen.
Im Bedarfsfall kann diese geöffnet werden,
so dass das im Wasserspeicherraum 22 abgeschiedene Wasser
durch den Wasserablass 21 abfließen kann.
-
Erfindungsgemäß besteht
das Gehäuseoberteil 10 aus
Kunststoff, Idealerweise aus dem gleichen Kunststoff wie das Gehäuseunterteil 20,
und ist mit diesem hermetisch verschweißt. Als besonders effizientes
Verfahren hat sich dabei das Laserschweißen herausgestellt. Dabei wird
der Rand des Gehäuseoberteils 10 und
der Rand des Gehäuseunterteils 20 gleichzeitig,
beispielsweise mittels eines CO2-Lasers
erwärmt, sodass
diese am Rand rund umlaufend zusammenschmelzen und damit einen hermetischen Dichtabschluss
ausbilden. Die Wellenlänge
von 10,6 μm
wird dabei besonders gut von den Werkstücken absorbiert. Als besonders
effektiv haben sich dafür auch
Neodym – YAG – Laser
mit Wellenlängen
von 1,06 μm
herausgestellt.
-
Beispiele
für Materialen
sind ABS und PA, die zum einen in weiten Temperaturbereichen eingesetzt
werden können
und zum anderen mittels Spritzgießtechnik gut prozessierbar
sind.
-
Weiterhin
weist das Gehäuseoberteil 10 eine angeformte
Steckaufnahme 13 auf, in die ein Wassersensor 40 eingesteckt
werden kann, der beim Überschreiten
einer bestimmten Wassermenge im Wasserspeicherraum 22 über eine
hier nicht dargestellte Auswerteeinheit ein optisches und / oder
akustisches Warnsignal erzeugt. Die Warnschwelle liegt typischerweise
bei ca. 40 bis 50 % des Gesamtvolumens des Wasserspeicherraums 22.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Signal des Wassersensors 40 auch
ein Pump- oder Ablaufsystem aktivieren, derart, dass der Wasserspeicherraum 22 automatisch
beim Überschreiten
der Warnschwelle entleert wird.
-
Typischerweise
ist das Gesamtvolumen des Wasserspeicherraums 22 in der
gezeigten Ausführungsform
ca. 120 ccm, was deutlich über
dem sonst üblichen
Volumen derartiger Flüssigkeitsfilter 1 liegt. Dies
führt zu
deutlich längeren
Standzeiten und damit auch zu längeren
Wartungsintervallen.
-
Das
gezeigte Beispiel das Flüssigkeitsfilters 1 weist
zudem noch eine angeformte Aufnahme für eine integrierbare Heizeinrichtung 60 auf.
-
Die
Funktionsweise des Flüssigkeitsfilters 1 ist
wie folgt: Der Kraftstoff tritt durch den Zulauf 11 ein und
wird mittels der Heizeinrichtung 60 vorgewärmt, was
insbesondere die Viskosität
des Kraftstoffes und dadurch den Filterwiderstand für den Kraftstoff
herabsetzt. Der Kraftstoff wird anschließend im Filtereinsatzraum 17 von
außen
dem Filtereinsatz 30 zugeführt und dringt dabei durch
das als Filter wirkende papierartige Gewebe des Filtereinsatzes 30.
Der gereinigte Kraftstoff fließt
innerhalb des Filtereinsatzes 30 nach oben durch einen
Ablauf 12 zur Kraftstoffpumpe. Beim Filtern des Kraftstoffes
wird gleichzeitig der Wasseranteil im Kraftstoff separiert, da das
Wasser den Filter nicht passieren kann. Aufgrund des spezifischen
Gewichtes sammelt sich das Wasser im Wasserspeicherraum 22 und
kann durch den Wasserablass 21 oder durch die Gewindebuchse
nach Entfernen der Wasserablaufschraube 50 abfließen.
-
1b zeigt
den Flüssigkeitsfilter 1 in
der Draufsicht. Der Flüssigkeitsfilter 1 ist
an eine Halterung 70 angebracht, die aus einer Grundplatte 75 besteht,
an der an einer Seite Montagehaken 73 ausgebildet sind.
Das Gehäuseoberteil 10 weist
entsprechende Haltezapfen 16 auf, in die die Montagehaken 73 eingreifen
und bei der Montage eine Art Scharnier bilden.
-
1c zeigt
den Flüssigkeitsfilter 1 in
der Schnittansicht, die die Lage des Filtereinsatzes 30 im Filtereinsatzraum 17 zeigt.
Weiterhin ist zu erkennen, wie der Gehäusedeckel 20 mit dem
Gehäuseunterteil 10 zusammengefügt ist.
-
Zur
Montage des Flüssigkeitsfilters 1 ist
am Gehäuseoberteil 10 mindestens
ein Haltezapfen 16 angeformt, in die dazu korrespondierende
Montagehaken 73 der Halterung 70 eingreifen können, so dass
eine Art Scharnier ausgebildet ist. Weiterhin sind am Gehäuseoberteil 10 Führungen 14 angeformt,
die im montierten Zustand in entsprechend ausgeformte Aufnahmen 72 der
Halterung 70 eingreifen und somit eine passgenaue Positionierung ermöglichen.
Fixiert wird der Flüssigkeitsfilter 1 mittels
einer Schraubverbindung, die durch eine angeformte Buchse 15 am
Gehäuseoberteil 10 und
einer weiteren Buchse 71 an der Halterung 70 ermöglicht wird.
Die Halterung 70, bestehend aus Kunststoff oder Metall,
beispielsweise aus Aluminium-Druckguss,
kann mittels Schraubverbindungen am Motorblock befestigt sein. Dazu
sind in der Grundplatte 75 entsprechende Bohrungen 74 vorgesehen.
-
Mit
dieser Art von Halterung 70 wird ermöglicht, dass der Flüssigkeitsfilter 1 leicht
ausgetauscht werden kann. Gleichzeitig wird eine vordefinierte Position
des Flüssigkeitsfilters 1 am
Motorblock garantiert.
-
Gemäß den Merkmalen
der Erfindung kann insgesamt ein wartungsfreies, leicht zu montierendes Kraftstofffiltersystem
realisiert werden, was zudem noch kostengünstig hergestellt werden kann.
-
Ein
derartiges Filtersystem kann neben der hauptsächlich angedachten Anwendung
als Kraftstofffilter auch bei anderen Filteraufgaben eingesetzt werden,
bei denen Flüssigkeiten
von Fremdstoffen gereinigt werden müssen.