DE102008043197A1 - Filter device with a water sensor - Google Patents

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Carlos J. Azuqueca de Henares Blasco Remacha
Cesar Garcia Benitez
Maria-Eugenia Montes Samaniego
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Abstract

Eine Filtereinrichtung (10), insbesondere ein Flüssigkeitsfilter, mit einem Filterelement (18), welches in einem Filtergehäuse (12) angeordnet ist, mit einer Heizung zum Erwärmen von durch die Filtereinrichtung (10) strömendem Medium, und mit einem Wassersensor (28) zum Erkennen von im Filtergehäuse (12) gesammeltem Wasser, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung mit mindestens einer Heizbahn (26) gestaltet ist und der Wassersensor (28) in baulicher Einheit (24) mit der Heizbahn (26) ausgebildet ist.A filter device (10), in particular a liquid filter, with a filter element (18) which is arranged in a filter housing (12), with a heater for heating medium flowing through the filter device (10), and with a water sensor (28) for Recognition of water collected in the filter housing (12) is inventively characterized in that the heater is designed with at least one heating track (26) and the water sensor (28) is constructed in a structural unit (24) with the heating track (26).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Flüssigkeitsfilter, wie etwa einen Harnstofffilter oder Kraftstofffilter, mit einem Filterelement, welches in einem Filtergehäuse angeordnet ist, mit einer Heizung zum Erwärmen von durch die Filtereinrichtung strömendem Medium, und mit einem Wassersensor zum Erkennen von im Filtergehäuse gesammeltem Wasser.The The invention relates to a filter device, in particular a fluid filter, such as a urea filter or fuel filter, with a Filter element, which is arranged in a filter housing, with a Heating for heating from flowing through the filter device medium, and with a Water sensor for detecting water collected in the filter housing.

Um bei Filtereinrichtungen und insbesondere bei Flüssigkeitsfiltern in der Brennstoffversorgung von Kraftfahrzeugen unter verschiedensten Betriebsbedingungen für eine gleichmäßig gute Filtration zu sorgen, ist es bekannt an den Filtereinrichtungen jeweils eine Heizung vorzusehen. Mit der Heizung kann beispielsweise ein Gefrieren oder eine Flockenbildung des Filtrats, wie beispielsweise Diesel, bei einem Kaltstart eines zugehörigen Kraftfahrzeugs verhindert und für einen gleichmäßig hohen Durchsatz an Medium durch die Filtereinrichtung gesorgt werden. Auch bei Harnstofffiltern kann eine solche Heizung notwendig sein.Around in filter devices and in particular in liquid filters in the fuel supply of Motor vehicles under a variety of operating conditions for a uniform good Filtration is known to the filtering devices each to provide a heater. For example, with the heater freezing or flocculation of the filtrate, such as Diesel, prevents a cold start of an associated motor vehicle and for a consistently high Throughput of medium through the filter device are taken care of. Even with urea filters such heating may be necessary.

Ferner ist es bei derartigen Filtereinrichtungen bekannt, dass diese mit einem Wasserabscheider und einem zugehörigen Wassersensor ausgestaltet sind, mit dem der Füllstand von abgeschiedenem und im Filtergehäuse gesammeltem Wasser ermittelt werden kann.Further it is known in such filter devices that this with a water separator and an associated water sensor configured are, with which the level determined from separated and collected in the filter housing water can be.

Aufgabe und Lösung der ErfindungTask and solution of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Filtereinrichtung bereitzustellen, bei der auf kostengünstige Weise eine besonders kleine, kompakte Bauform der Filtereinrichtung erzielt ist.Of the Invention has for its object to provide a filter device, at the low cost Way a particularly small, compact design of the filter device achieved.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Filtereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The Task is according to the invention with a filter device according to claim 1 solved. Advantageous developments are described in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung ist mit mindestens einer Heizbahn bzw. einem Heizdraht oder auch einer Heizwendel versehen, welche ferner in einer baulichen Einheit mit einem Wassersensor kombiniert ist. Die bauliche Einheit kann auf diese Weise sehr kompakt und derart klein gestaltet werden, so dass insgesamt eine Filtereinrichtung mit besonders kleinem Einbauraum geschaffen ist.The Inventive filter device is with at least one heating track or a heating wire or else a heating coil provided, which also in a structural unit combined with a water sensor. The structural unit can be made very compact and so small in this way, so that a total of a filter device with a particularly small installation space is created.

Ferner erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine besonders kostengünstige und betriebssichere Art der elektrischen Kontaktierung von Heizbahn und Wassersensor, weil diese als bauliche Einheit mit nur einer elektrischen Kontakteinrichtung versehen werden müssen. Die damit gebildete und kontaktierte bauliche Einheit kann also solche vormontiert und qualitätsgeprüft werden. Dies wirkt sich ebenfalls vorteilhaft auf die Herstellungskosten aus.Further allows the solution according to the invention a particularly cost-effective and reliable way of electrical contacting of heating track and water sensor, because this as a structural unit with only one must be provided electrical contact device. The thus formed and contacted structural unit can therefore such pre-assembled and quality-tested. This also has an advantageous effect on the production costs out.

Bei einer ersten bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die mindestens eine Heizbahn von einem metallischen Stanzgitter gebildet. Das Stanzgitter kann kostengünstig ausgestanzt und in der erfindungsgemäß besonders bevorzugten Form für die Heizbahn (siehe unten) ausgeformt werden. Es kann besonders vorteilhaft weiterverarbeitet und, wie oben genannt, in die bauliche Einheit mit dem Wassersensor integriert werden.at a first preferred embodiment of the inventive solution the at least one heating track formed by a metallic stamped grid. The punched grid can be inexpensive stamped and in the inventively particularly preferred form for the Heating track (see below) are formed. It can be especially beneficial further processed and, as mentioned above, in the structural unit be integrated with the water sensor.

Bei einer zweiten bevorzugten Weiterbildung ist das Filtergehäuse zylindrisch gestaltet und die mindestens eine Heizbahn im Mantelabschnitt einer ebenfalls zylindrischen Form angeordnet. Die derart mantelförmige bzw. hohlzylindrisch gestaltete Heizbahn umgibt das zur Filtereinrichtung gehörende Filterelement vorteilhaft an dessen Außenseite und damit in genau jenem Bereich, in dem Wärme vom Filterelement in die Umgebung abfließen will. Die Heizbahn bildet zugleich eine große Wärmeübergangsfläche bei gleichzeitig kleinem Bauraum aus.at In a second preferred embodiment, the filter housing is cylindrical designed and the at least one heating track in the shell section of a likewise arranged in a cylindrical shape. The jacket-like or hollow cylindrical heating track surrounds this to the filter device belonging Filter element advantageously on the outside and thus in exactly the area where heat is wants to drain from the filter element into the environment. The heating track forms at the same time a big one Heat transfer surface at at the same time small installation space.

Bei einer dritten bevorzugten Weiterbildung ist die mindestens eine Heizbahn in der Fläche des Mantelabschnitts schleifenförmig verteilt angeordnet. Die Schleifenform kann in einem Stanzverfahren prozesssicher hergestellt werden, bietet in der Fläche einen gleichmäßigen Wärmeeintrag und ermöglicht ausreichend Spielraum, um den genannten Wassersensor erfindungsgemäß zusätzlich in der baulichen Einheit zu integrieren.at a third preferred embodiment is the at least one Heating track in the area of the shell section looped arranged distributed. The loop shape can be punched can be produced reliably, offers in the area one uniform heat input and allows enough Scope to the said water sensor according to the invention in addition to integrate the structural unit.

Bei einer vierten bevorzugten Weiterbildung sind die mindestens eine Heizbahn und der Wassersensor in einem Bauelement ortsfest positioniert. Die ortsfeste Positionierung bildet eine sehr gute Grundlage für die weitere Prüfung, Verarbeitung und insbesondere auch die weitere Montage der baulichen Einheit in der zugehörigen Filtereinrichtung.at a fourth preferred embodiment, the at least one Heating track and the water sensor positioned in a stationary component. The stationary positioning forms a very good basis for the others Exam, Processing and in particular also the further assembly of the structural Entity in the associated Filter device.

Bei einer fünften bevorzugten Weiterbildung ist das Bauelement insgesamt becherförmig gestaltet. Das derart becherförmige Bauelement kann platzsparend ein zugehöriges Filterelement umgeben. Es bietet insbesondere an seinem Bodenabschnitt die Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung.at a fifth preferred development, the device is designed cup-shaped overall. The cup-shaped Component can save space to surround an associated filter element. It offers the possibility especially at its bottom section the electrical contact.

Bei einer sechsten bevorzugten Weiterbildung ist das Bauelement mittels Umspritzen der mindestens einen Heizbahn und des Wassersensors hergestellt. Das Umspritzen ist ein kostengünstiger und zugleich prozesssicherer Weg zum kostengünstigen Herstellen der baulichen Einheit. Indem beim Umspritzen ein hochwärmeleitender Kunststoff verwendet wird, kann erfindungsgemäß vorteilhaft zusätzlich ein besonders guter und schneller Wärmeübergang von dem Heizdraht an das umgebende Medium sichergestellt werden.In a sixth preferred embodiment, the component is produced by encapsulation of the at least one heating track and the water sensor. The overmolding is a cost-effective and process-reliable way for cost-effective production of the structural unit. By ver spraying a hochwärmeleitender plastic ver is used, according to the invention can advantageously be ensured in addition to a particularly good and rapid heat transfer from the heating wire to the surrounding medium.

Bei einer siebten bevorzugten Weiterbildung ist der Wassersensor mit einem elektrischen Kontakt gestaltet, welcher aus dem Bauelement herausgeführt ist. Der elektrische Kontakt kann auf diese Weise zum Filtergehäuse und auch aus diesem heraus ausgebildet werden. Der elektrische Kontakt bildet vorteilhaft die Schnittstelle zu einem Verbindungselement, mit dem das Filterelement an die restliche Bordelektronik des zugehörigen Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.at a seventh preferred embodiment is the water sensor with designed an electrical contact, which from the device led out is. The electrical contact can in this way to the filter housing and also be trained out of this. The electrical contact advantageously forms the interface to a connecting element, with the filter element to the rest of the on-board electronics of the associated motor vehicle connected.

Bei einer achten bevorzugten Weiterbildung ist an dem elektrischen Kontakt ein von außen zugänglicher Steckverbinder angeordnet. Der Steckverbinder kann vorteilhaft an einem Deckel des Filtergehäuses ausgebildet sein, an den dann die erfindungsgemäße bauliche Einheit von Heizbahn und Wassersensor montiert wird. Der Deckel wird bevorzugt mit der Heizbahn und dem Wassersensor zusammen an das restliche Filtergehäuse angesetzt, wobei sich in diesem bereits das Filterelement befindet. Die in das restliche Filtergehäuse eingesetzte Heizbahn umgibt dann das Filterelement außen und der Wassersensor ragt von oben in das restliche Filtergehäuse hinein. Der Wassersensor erkennt in dieser Stellung den Wasserstand von jenem Wasser, welches im Betrieb der Filtereinrichtung an dem Filterelement abgeschieden wird und sich im unteren Bereich des Filtergehäuses sammelt.at An eighth preferred embodiment is on the electrical contact one from the outside accessible Connector arranged. The connector can be advantageous to a lid of the filter housing be formed, then the structural unit according to the invention of Heizbahn and water sensor is mounted. The lid is preferred with the Heizbahn and the water sensor attached to the rest of the filter housing, wherein this is already the filter element in this. The in the rest filter housing used heating path then surrounds the filter element outside and the Water sensor protrudes from above into the rest of the filter housing. The water sensor detects in this position the water level of that water, which in the operation of the filter device to the filter element is deposited and collects in the lower part of the filter housing.

Bei einer neunten bevorzugten Weiterbildung ist der Wassersensor dazu mit mindestens einem Sensorpin gestaltet, welcher aus dem Bauelement herausgeführt ist. Der Sensorpin ist besonders bevorzugt an der unteren Stirnseite einer im Übrigen hohlzylindrischen baulichen Einheit aus Heizbahn und Wassersensor herausgeführt, so dass er in dieser Lage nach unten in das zugehörige Filtergehäuse hineinragt. Besonders bevorzugt ist der Wassersensor mit zwei Sensorpins gestaltet, zwischen denen sich eine Änderung des elektrischen Widerstands ergibt, sobald sie in gesammeltes Wasser eintauchen.at A ninth preferred development is the water sensor to do so designed with at least one sensor pin, which from the device led out is. The sensor pin is particularly preferred on the lower end side otherwise a hollow cylindrical one Structural unit led out of heating track and water sensor, so that it protrudes in this position down into the associated filter housing. Particularly preferably, the water sensor is designed with two sensor pins, between which there is a change of electrical resistance, as soon as they are in collected water plunge.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:following is an embodiment of solution according to the invention the attached schematic drawings closer explained. It shows:

1 eine perspektivische Darstellung eines teilweisen Halbschnittes eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung, 1 3 a perspective view of a partial half section of an embodiment of a filter device according to the invention,

2 die Ansicht II-II gemäß 1 und 2 View II-II according to 1 and

3 eine perspektivische Ansicht der baulichen Einheit aus Heizbahn und Wassersensor des Ausführungsbeispiels gemäß 1. 3 a perspective view of the structural unit of heating and water sensor of the embodiment according to 1 ,

Detaillierte Beschreibung des AusführungsbeispielsDetailed description of the embodiment

In den Fig. ist eine Filtereinrichtung 10 veranschaulicht, welche ein Filtergehäuse 12 umfasst. Das Filtergehäuse 10 ist mit einem Gehäusetopf bzw. Gehäusebecher 14 und einem diesen oben verschließenden Gehäusedeckel 16 gebildet.In the figures is a filter device 10 illustrating which a filter housing 12 includes. The filter housing 10 is with a housing pot or housing cup 14 and a housing cover closing this up 16 educated.

In dem Filtergehäuse 10 ist ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Filterelement 18 angeordnet, welches sich unmittelbar unter dem Gehäusedeckel 16 befindet und von oben in den Gehäusebecher 14 hineinragt. Das Filterelement 18 ist derart mit einem am Gehäusedeckel 14 angeordneten Einlass 20 und einem sich ebenfalls dort befindenden Auslass 22 fluidleitend gekoppelt, dass es von einer Flüssigkeit, vorliegend Brennstoff eines (weiter nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs, von außen nach radial innen durchströmt wird. Das Filterelement 18 ist dabei von der Mantelfläche bzw. Wandung des Gehäusebechers 14 radial etwas beabstandet angeordnet. In diesen derart gebildeten hohlzylindrischen Freiraum ragt von dem Gehäusedeckel 16 ausgehend eine bauliche Einheit 24 hinein, die aus einer Heizbahn 26, einem Wassersensor 28 sowie einem Bauelement 30 gebildet ist.In the filter housing 10 is a substantially hollow cylindrical filter element 18 arranged, which is directly under the housing cover 16 located and from above into the housing cup 14 protrudes. The filter element 18 is so with one on the housing cover 14 arranged inlet 20 and an outlet also located there 22 coupled fluid-conductively, that it is from a liquid, present fuel of a (not further shown) motor vehicle, flows through from the outside to the inside radially. The filter element 18 is of the lateral surface or wall of the housing cup 14 arranged slightly radially spaced. In this hollow cylindrical space thus formed protrudes from the housing cover 16 starting a structural unit 24 into it, from a heating track 26 a water sensor 28 as well as a component 30 is formed.

Das Bauelement 30 weist an einer Deckfläche ausgebildete Laschen bzw. Streifen auf, in denen die Heizbahn 26 schleifenförmig angeordnet ist. Dazu ist die Heizbahn 26 mit dem Material des Bauelements 30 umspritzt worden. In einer der Laschen bzw. Streifen ist neben der Heizbahn 26 ferner ein erster Sensorpin 32 und ein zweiter Sensorpin 34 des Wassersensors 28 angeordnet. Auf diese Weise sind die Heizbahn 26 und der Wassersensor 28 ortsfest gekoppelt. Gleichzeitig ist mit dem Material des Bauelements 30 eine elektrische Isolierung zwischen den Elementen Heizbahn 26 und Wassersensor 28 gebildet.The component 30 has on a top surface formed tabs or strips in which the heating track 26 is arranged in a loop. This is the heating track 26 with the material of the device 30 been overmoulded. In one of the tabs or strips is next to the heating track 26 Further, a first sensor pin 32 and a second sensor pin 34 of the water sensor 28 arranged. In this way, the heating track 26 and the water sensor 28 fixedly coupled. At the same time with the material of the device 30 an electrical insulation between the elements heating track 26 and water sensor 28 educated.

Der Sensorpin 32 und der Sensorpin 34 ragen nach unten aus dem Bauelement 30 heraus und tauchen dabei derart in im Filtergehäuse 12 gesammeltes Wasser, dass sich der elektrische Widerstand zwischen den Sensorpins 32 und 34 verändert und dies als ein Signal für den Wasserstand in der Filtereinrichtung erkannt werden kann.The sensor pin 32 and the sensor pin 34 stick down from the device 30 out and dive so in the filter housing 12 collected water, that increases the electrical resistance between the sensor pins 32 and 34 changed and this can be detected as a signal for the water level in the filter device.

An der Oberseite der baulichen Einheit 24 sind zwei elektrische Kontakte 36 und 38 aus dieser herausgeführt, welche mit einem Steckerverbinder 40 betrieblich gekoppelt sind. Der Steckverbinder 40 ist von der Außenseite des Gehäusedeckels 16 her angebracht und ist im vorliegenden Beispiel vorteilhaft einstückig mit dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet worden. Der Steckerverbinder 40 weist insgesamt drei Steckerpins 42, 44 und 46 auf, welche zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Kontakte 36 und 38 des Wassersensors und zugleich auch zur elektrischen Kontaktierung der Heizbahn 26 dienen.At the top of the structural unit 24 are two electrical contacts 36 and 38 led out of this, which with a plug connector 40 operationally coupled. The connector 40 is from the outside of the housing cover 16 attached here and is advantageous in the present example in one piece with the housing cover 16 ausgebil been det. The plug connector 40 has a total of three connector pins 42 . 44 and 46 on, which for electrical contacting of the electrical contacts 36 and 38 the water sensor and at the same time for electrical contacting of the heating track 26 serve.

Claims (10)

Filtereinrichtung (10), insbesondere Flüssigkeitsfilter, mit einem Filterelement (18), welches in einem Filtergehäuse (12) angeordnet ist, mit einer Heizung zum Erwärmen von durch die Filtereinrichtung (10) strömendem Medium, und mit einem Wassersensor (28) zum Erkennen von im Filtergehäuse (12) gesammeltem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung mit mindestens einer Heizbahn (26) gestaltet ist und der Wassersensor (28) in baulicher Einheit (24) mit der Heizbahn (26) ausgebildet ist.Filter device ( 10 ), in particular liquid filter, with a filter element ( 18 ), which in a filter housing ( 12 ) is arranged with a heater for heating by the filter device ( 10 ) flowing medium, and with a water sensor ( 28 ) for detecting in the filter housing ( 12 ) collected water, characterized in that the heating with at least one heating track ( 26 ) and the water sensor ( 28 ) in a structural unit ( 24 ) with the heating track ( 26 ) is trained. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizbahn (26) von einem metallischen Stanzgitter gebildet ist.Filter device according to claim 1, characterized in that the at least one heating track ( 26 ) is formed by a metallic stamped grid. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (12) zylindrisch gestaltet und die mindestens eine Heizbahn (26) im Mantelabschnitt einer ebenfalls zylindrischen Form angeordnet ist.Filter device according to claim 1 or 2, characterized in that the filter housing ( 12 ) cylindrical and the at least one heating track ( 26 ) is arranged in the shell portion of a likewise cylindrical shape. Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizbahn (26) in der Fläche des Mantelabschnitts schleifenförmig verteilt angeordnet ist.Filter device according to claim 3, characterized in that the at least one heating track ( 26 ) is arranged distributed in a loop shape in the surface of the jacket portion. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Heizbahn (26) und der Wassersensor (28) in einem Bauelement (30) ortsfest positioniert sind.Filter device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one heating track ( 26 ) and the water sensor ( 28 ) in a component ( 30 ) are stationarily positioned. Filtereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (30) insgesamt becherförmig gestaltet ist.Filter device according to claim 5, characterized in that the component ( 30 ) is designed cup-shaped overall. Filtereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement (30) mittels Umspritzen der mindestens einen Heizbahn (26) und des Wassersensors (28) hergestellt ist.Filter device according to claim 5 or 6, characterized in that the component ( 30 ) by overmolding the at least one heating track ( 26 ) and the water sensor ( 28 ) is made. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassersensor (28) mit einem elektrischen Kontakt (36, 38) gestaltet ist, welcher aus dem Bauelement (30) herausgeführt ist.Filter device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the water sensor ( 28 ) with an electrical contact ( 36 . 38 ), which consists of the component ( 30 ) is led out. Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem elektrischen Kontakt (36, 38) ein von außen zugänglicher Steckverbinder (40) angeordnet ist.Filter device according to claim 8, characterized in that at the electrical contact ( 36 . 38 ) an externally accessible connector ( 40 ) is arranged. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassersensor (28) mit mindestens einem Sensorpin (32, 34) gestaltet ist, welcher aus dem Bauelement (30) herausgeführt ist.Filter device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the water sensor ( 28 ) with at least one sensor pin ( 32 . 34 ), which consists of the component ( 30 ) is led out.
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