-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit einem, einen Filtergehäusedeckel und einen Filtertopf aufweisenden Filtergehäuse, in welchem ein Ringfilterelement und eine Wasserabscheideeinrichtung angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Gattungsgemäße Filtereinrichtung sind hinlänglich bekannt, insbesondere aus dem Bereich der Automobiltechnik, in welchem sie beispielsweise als Öl- oder Kraftstofffilter eingesetzt werden. Die Wasserabscheideeinrichtung ist insbesondere bei Kraftstofffiltern erforderlich, um einem Verbrennungsprozess möglichst reinen Kraftstoff zuzuführen und das im Kraftstoff enthaltene Wasser zu einem möglichst großen Anteil abzuscheiden, wodurch sowohl die Verbrennung verbessert als auch Korrosionsprozesse im Verbrennungsmotor reduziert werden können. Das durch die Wasserabscheideeinrichtung abgeschiedene Wasser wird dabei üblicherweise im Filtertopf des Filtergehäuses gesammelt und von Zeit zu Zeit abgelassen.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Filtereinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Funktionsfähigkeit auszeichnet.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Filtereinrichtung einen von einem Deckel verschlossenen und als separaten Behälter ausgebildeten Wassersammelraum vorzusehen, in welchem eine Wasserabscheideeinrichtung angeordnet ist, wobei zumindest der Behälter, der Deckel und die Wasserabscheideeinrichtung, vorzugsweise sogar der Behälter, der Deckel, die Wasserabscheideeinrichtung und das Ringfilterelement, eine zusammenhängende und insbesondere einteilig ausgebildete Baugruppe bilden. Dies bietet den großen Vorteil, dass bei einer turnusmäßigen Wartung der Filtereinrichtung, bei welcher beispielsweise ein Ringfilterelement ausgetauscht wird, gleichzeitig auch die den Behälter, den Deckel und die Wasserabscheideeinrichtung umfassende Baugruppe mit ausgetauscht wird, wodurch nicht nur das abgeschiedene Wasser sondern zugleich auch der sich im Wassersammelraum angesammelte Schlamm entsorgt werden können. Dabei ist selbstverständlich denkbar, dass die den Wassersammelraum beinhaltende Baugruppe nicht immer ausgetauscht werden muss, sofern der Wassersammelraum mit Wasser gefüllt ist, sondern dass auch ein bisher bekanntes Entleeren des Wassersammelraums, beispielsweise über eine Pumpe oder einen Blow-by-Kanal, möglich ist. Bei dieser normalen Entleerung des Wassersammelraums wird aber wie bei bisherigen Filtereinrichtungen üblicherweise sich im Wassersammelraum angesammelte Schlamm nicht mit entsorgt. Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung bietet demnach die Option, die den Wassersammelraum und die Wasserabscheideeinrichtung beinhaltende Baugruppe komplett auszutauschen, wodurch auch ein Austausch der Wasserabscheideeinrichtung vereinfacht wird. Bei bisher bekannten Filtereinrichtungen musste diese nämlich üblicherweise separate ausgebaut bzw. entsorgt werden. Die aus dem Behälter, dem Deckel und der Wasserabscheideeinrichtung bestehende Baugruppe kann dabei als kostengünstiges sowie einfach zu montierendes Bauteil ausgestaltet werden, wodurch sich insbesondere die Wartung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung vereinfacht. Ein großer, bzw. der Hauptvorteil der Lösung ist, dass beim Filterwechsel keinerlei Verschmutzung in den, auf der Reinseite befindlichen, Wassersammelraum gelangen kann.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Wasserablass der Filtereinrichtung mit einer Pumpe, einem Blow-by-Kanal oder einem Verbrennungsmotor koppelbar. Ein derartiger Wasserablass ist beispielsweise in einem Filtergehäusedeckel angeordnet und üblicherweise von einer Wasserablassschraube verschlossen. Nach Entfernen derselben kann der Wasserablass beispielsweise mit einer Pumpe verbunden werden, welche daraufhin das sich im Wassersammelraum angesammelte Wasser aus diesem absaugt. Hierzu ist am Deckel des Behälters ein erster Wasseraustragskanalabschnitt ausgebildet, der sich durch die Wasserabscheideeinrichtung hindurch in den darunter angeordneten Wassersammelraum erstreckt. In einer oberen Endscheibe des Ringfilterelementes im Bereich einer Innenzarge ist darüber hinaus ein zweiter Wasseraustragskanalabschnitt ausgebildet, der einenends mit dem ersten Wasseraustragskanalabschnitt kommunizierend und dicht verbunden ist und anderenends mit einem dritten Wasseraustragskanalabschnitt, der in der oberen Endscheibe des Ringsfilterelementes selbst ausgebildet ist. Der dritte Wasseraustragskanalabschnitt ist dabei mit oben erwähntem Wasserablass im Filtergehäusedeckel kommunizierend verbunden, so dass über die einzelnen Wasseraustragskanalabschnitte der Wasserablass kommunizierend mit dem Wassersammelraum verbunden ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist somit ein Entfernen des Wassers aus dem Wassersammelraum nicht nur durch einen kompletten Austausch der den Wassersammelraum umfassenden Baugruppe möglich, sondern auch durch beispielsweise ein Absaugen des Wassers über den Wasserablass. Selbstverständlich kann dabei der Wasserablass auch permanent mit einem Verbrennungsmotor oder einem Blow-by-Kanal verbunden sein, wodurch ein ständiger Wasseraustrag und ein ständiges Zuführen des ausgetragenen Wassers zu einem weiteren Verbrennungsprozess erreicht werden können. Insgesamt bietet somit die erfindungsgemäße Filtereinrichtung vielfältige Variationen zum Wasseraustrag aus dem Wassersammelraum. Ein weiterer Vorteil der Wasseraustragskonstruktion ist der rotationsunabhängige Einbau des Einsatzes, da im oberen Teil des Austragsraums ein ringförmiger Raum vorgesehen ist.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
-
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einer Schnittdarstellung mit Strömungspfeilen zur Erläuterung eines Durchflusses,
-
2 eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einer Explosionsdarstellung,
-
3 die erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einer Wartungssituation.
-
Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, beispielsweise ein Kraftstoff- oder Schmierstofffilter, ein Filtergehäuse 2 mit einem Filtertopf 3 und einem diesen verschließenden Filtergehäusedeckel 4 auf. Im Filtergehäuse 2 sind dabei ein Ringfilterelement 5, beispielsweise ein Koaleszer, sowie eine Wasserabscheideeinrichtung 6 angeordnet.
-
Im Unterschied zu herkömmlichen Filtereinrichtungen wird bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 ein Wassersammelraum 7 durch einen einen verschlossenen und separaten Behälter 9 gebildet. Der Behälter 9 sowie die Wasserabscheideeinrichtung 6, die innerhalb des Behälters 9 angeordnet ist, bilden dabei erfindungsgemäß eine zusammenhängende und insbesondere einteilig ausgebildete Baugruppe. Zu dieser Baugruppe kann auch noch das Ringfilterelement 5 gehören. Das von der Wasserabscheideeinrichtung 6 abgeschiedene Wasser wird somit nicht, wie bisher üblich, im Filtertopf 3 gesammelt, sondern in dem dafür separat ausgebildeten Behälter 9. Dies bietet den großen Vorteil, dass der sich während der Wartung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 in dem Filtergehäuse 2 ansammelnde Schmutz nicht auf die Reinseite der Filtereinrichtung 1 gelangen kann. Durch die aus der Wasserabscheideeinrichtung 6 und dem Behälter 9 gebildete Baugruppe, lässt sich auch deren Austausch vergleichsweise einfach gestalten.
-
Betrachtet man die 1 und 2, so kann man erkennen, dass die Wasserabscheideeinrichtung 6 eine zylinderförmige Gestalt aufweist und gemäß der 1 innerhalb des Behälters 9 angeordnet ist. Der Deckel 8, der die Wasserabscheideeinrichtung 6 verschließt, weist dabei ein zentrales Steigrohr 10 auf, das sich zentral durch das Ringfilterelement hindurch erstreckt und dabei einen Teil eines Reinkanals bildet. Am Deckel 8 ist dabei ein erster Wasseraustragskanalabschnitt 11 ausgebildet bzw. angeformt, der sich dichtend durch die Wasserabscheideeinrichtung 6 nach unten in den darunter angeordneten Wassersammelraum 7 erstreckt. Der Deckel 8, das Steigrohr 10 sowie der erste Wasseraustragskanalabschnitt 11 sind dabei vorzugsweise als einstückiges Bauteil, insbesondere als einstückiges Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet und dadurch vergleichsweise kostengünstig herstellbar. Der Deckel 8 sitzt dicht auf der Wasserabscheideeinrichtung 6 auf und verschließt diese, dadurch kann der Kraftstoff durch die Seitenwände der zylinderförmigen Wasserabscheideeinrichtung 6 hindurchtreten, während das Wasser außerhalb bleibt und somit nicht auf die Reinseite 22a gelangt. Die Wasserabscheideeinrichtung 6 ist auf ihrer Unterseite durch einen Boden verschlossen. Der Behälter 9 muss dicht an der unteren Endscheibe 26 angebracht werden, damit die Roh- von der Reinseite getrennt ist. Die Seitenwände der Wasserabscheideeinrichtung 6 weisen insbesondere ein feinmaschiges Netz mit wasserabperlender (hydrophober) Eigenschaft auf.
-
Der Deckel 8 wird durch Rippen 28 (vgl. 2) auf Abstand von der unteren Endscheibe 26 des Ringfilterelements 5 gehalten, wobei die Rippen 28 so geformt sein bzw. angeordnet können, dass sie den durchströmenden Kraftstoff in Rotation versetzen, so dass die Wasserabscheidung an der Wasserabscheideeinrichtung 6 effektiver erfolgen kann. Damit bei der Montage der Filtereinrichtung 1 der Wasseraustragskanalabschnitt 11 genau in den anschließenden Wasseraustragskanalabschnitt 13 eingreift, kann an der unteren Endscheibe 26 eine Einführhilfe vorgesehen werden (nicht gezeigt).
-
Wie in 1 gezeigt ist, kann der Deckel 8 an der oberen Endscheibe 12 durch geeignete Mittel befestigt werden. Das kann zum Beispiel mittels Kleben, Verklipsen oder Einpressen erreicht werden. Für den Fall der Demontierbarkeit des gesamten Ringfilterelementes 5 von dem Deckel 8 und dem Behälter 9 wäre Verklipsen oder Dichten mit einer Gummidichtung zweckmäßig. Der Behälter 9 selbst wird nicht durch den Deckel 8 verschlossen, sondern durch die untere Endscheibe 26, da der Deckel 8 vom Kraftstoff umströmt wird. Der Deckel 8 kann mit der unteren Endscheibe 26 mittels Kleben, Schweißen oder Verklipsen verbunden werden. Das Steigrohr 10 das am Deckel 8 mit angeformt ist hat gegenüber dem Auslass 21 eine Dichtstelle, ebenso wie gegenüber der oberen Endscheibe 12.
-
An einer oberen Endscheibe 12 des Ringfilterelementes 5 ist im Bereich einer Innenzarge 27 des Ringfilterelementes 5 der zweiter Wasseraustragskanalabschnitt 13 ausgebildet, der mit dem ersten Wasseraustragskanalabschnitt 11 am Deckel 8 kommunizierend und dicht verbunden ist (vgl. insbesondere 1). Der zweite Wasseraustragskanalabschnitt 13 kann dabei einstückig mit der oberen Endscheibe 12 oder der Innenzarge 27 des Ringfilterelementes 5 ausgebildet sein. Eine Verbindung zwischen dem ersten Wasseraustragskanalabschnitt 11 und dem zweiten Wasseraustragskanalabschnitt 13 kann beispielsweise über ein Verpressen, ein Verkleben oder ein Verschweißen erfolgen. Er kann aber auch ein separat jedoch dichtendes eingestecktes Teil sein.
-
Betrachtet man insbesondere die 1, so kann man erkennen, dass der zweite Wasseraustragskanalabschnitt 13 über einen in der oberen Endscheibe 12 des Ringfilterelementes 5 ausgebildeten dritten Wasseraustragskanalabschnitt 14 mit einem Wasserablass 15 im Filtergehäusedeckel 4 kommunizierend verbunden ist. Hier könnte auch die Innenzarge separat ausgebildet sein und eine weitere Dichtstelle zur oberen Endscheibe 12 vorliegen. Der Wasserablass 15 ist entweder beispielsweise mittels einer Wasserablassschraube 16 verschlossen oder steht mit einer Pumpe, einer Rückführungsleitung zum Tank oder einem Verbrennungsmotor in kommunizierender Verbindung. In den zuletzt genannten Fällen ist somit ein Wasseraustrag aus dem Wassersammelraum 7 jederzeit möglich, ohne dass hierfür der Behälter 9 ausgetauscht werden müsste. Es ist somit denkbar, dass ein Wasseraustrag aus dem Wassersammelraum 7 zunächst über die einzelnen Wasseraustragskanalabschnitte 11, 13 und 14 erfolgt und erst nach einer gewissen Zeit, beispielsweise nachdem das Ringfilterelement 5 seine Schmutzaufnahmekapazität erreicht hat, der gesamte Behälter 9 zusammen mit der Wasserabscheideeinrichtung 6 und dem Deckel 8 ausgetauscht und entsorgt wird. Die Ermittlung eines im Wassersammelraum 7 anstehenden Wasserpegels kann dabei beispielsweise von einem Wasserstandssensor 17 durchgeführt werden, der über eine entsprechende Mutter 18 mit dem Filtertopf 3 verschraubt ist. Der Wasserstandssensor 17 kann darüber hinaus einen Schwimmer 23 aufweisen, über welchen er den im Wassersammelraum 7 anstehenden Wasserstand überwacht. Der Wasserstandssensor 17 kann beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Pumpe steuernd verbunden sein und diese in bekannter Weise aktivieren, sofern ein Wasserpegel im Wassersammelraum 7 eine vordefinierte Höhe übersteigt. Der dritte Wasseraustragskanalabschnitt 14 kann generell auch ringförmig ausgebildet sein, wodurch das Ringfilterelement 5 nicht positioniert verbaut werden muss.
-
Alternativ kann die oberen Endscheibe 12 statt eines ringförmigen Wasseraustragskanals 14 auch einen Kanal in Form eines gedichteten Fortsatzes aufweisen, der in die Öffnung des Wasserablasses 16 eingreift, wenn der Filtergehäusedeckel 4 fest am Filtertopf 3 befestigt ist (nicht gezeigt). Für diesen Fall kann auch im Filtergehäusedeckel 4 eine Einführhilfe, ähnlich einer Rampe, für diesen Fortsatz vorgesehen sein.
-
Gemäß der 1 funktioniert die erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1 wie folgt: Zunächst tritt das zu filternde Fluid, beispielsweise Kraft- oder Schmierstoff, über einen Einlass 19 im Filtergehäusedeckel 4 in einen Rohraum 20 ein. Nach dem radialen Durchströmen des Ringfilterelementes 5 von außen nach innen wird das gereinigte, aber noch mit Wasser befrachtete Fluid nach unten geleitet und über die Wasserabscheideeinrichtung 6 durch das Steigrohr 10 einem Auslass 21 zugeführt. Somit weist die erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1 eine Reinseite 22 auf, auf welcher das Fluid zwar schon gefiltert, aber noch nicht von mitgeführtem Wasser befreit ist. Erst auf einer Reinseite 22a, das heißt stromab der Wasserabscheideeinrichtung 6, ist das Fluid auch von den mitgeführten Wasseranteilen befreit. Diese sinken aufgrund ihrer höheren Dichte im Behälter 9 in den Wassersammelraum 7 und lagern sich dort vom Boden des Behälters 9 ansteigend ab. Ein Austrag des im Wassersammelraum 7 gesammelten Wassers kann nun beispielsweise über die einzelnen Wasseraustragskanalabschnitte 11, 13 und 14 über den Wasserablass 15 erfolgen oder aber auch durch einen Austausch der aus der Wasserabscheideeinrichtung 6 und dem Behälter 9 gebildeten Baugruppe. Der erste Wasseraustragskanalabschnitt 11 reicht dabei bis zumindest nahe an den Boden des Behälters 9, wodurch sich beim Anschluss einer Pumpe nahezu sämtliches im Wassersammelraum 7 gesammeltes Wasser absaugen lässt.
-
Bei einem Austausch bzw. Entsorgen der aus der Wasserabscheideeinrichtung 6 und dem Behälter 9 gebildeten Baugruppe, wird diese zunächst zusammen mit dem Ringfilterelement 5 aus dem Filtertopf 3 herausgezogen, wobei als Auszugshilfe beispielsweise der Filtergehäusedeckel 4 dienen kann. Der Wasserstandssensor 17 verbleibt aufgrund seiner Verschraubung mit dem Filtertopf 3 in der Filtereinrichtung 1 und wird nicht zusammen mit dem Behälter 9 herausgezogen (vgl. 3). Lediglich der Schwimmer 23 wird zusammen mit der Baugruppe entsorgt. Das im Wassersammelraum 7 gesammelte Wasser wird entsorgt, wobei die Reinseite durch die erfindungsgemäße Baugruppe, Service, das heißt bei einem Austausch der Baugruppe, stets geschlossen bleibt. Der Wasserstandsensor 17 wird üblicherweise lediglich von unten in den Behälter 9 eingesteckt, durchdringt jedoch eine Wandung des Behälters 9 nicht. Der Wasserstandssensor 17 kann beispielsweise als sogenannter Reed-Schalter ausgebildet sein, der über dem Schwimmer 23 betätigt wird. Hierzu weist der Schwimmer 23 beispielsweise ein Magnet auf.
-
Alternativ zu dem komplett zu wechselnden Element, kann es auch in seine Einzelteile demontierbar bleiben. Wie in 3 und 2 zu sehen. Man entnimmt dem Filtertopf 3 das gesamte Innenleben, stellt es in geeignete Behälter außerhalb des Fahrzeuges und kann nun durch einfache Handgriffe das Ringfilterelement 5 von dem Behälter 9 und der Wasserabscheideeinrichtung 6 lösen, z. B. durch Öffnen einer Verklipsung oder eines Bajonettverschlusses oder ähnlichem. Dann kann man das Ringfilterelement 5 wegwerfen, den Behälter 9 mit Wasser spülen und alles mit einem neuen Ringfilterelement 5 wieder zusammen bauen. Dadurch ließen sich die Wartungsmaterialkosten etwas reduzieren.
-
Eine Befestigung des Filtergehäusedeckels 4 am Filtertopf 3 kann beispielsweise mittels mehrerer Schrauben 24 in gewohnter Weise erfolgen, wobei zwischenliegend eine Dichtung 25 vorgesehen ist, die den Filtergehäusedeckel 4 gegenüber dem Filtertopf 3 abdichtet. Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass der in den 2 und 3 gezeigte Wasserstandssensor 17 nicht vorgesehen ist, so dass klar ist, dass dieser auch lediglich rein optional vorgesehen werden kann.
