DE102010047101A1

DE102010047101A1 - Wasserabscheider für Kraftstoff

Info

Publication number: DE102010047101A1
Application number: DE102010047101A
Authority: DE
Inventors: Martin Ploppa; Claus Fischer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2012-04-05

Abstract

Ein Wasserabscheider für Kraftstoff weist ein Coalescer-Element zur Wasserabscheidung auf, dem eine Heizeinrichtung zugeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserabscheider für Kraftstoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der WO2004/082804 A1 ist ein Filtersystem für Kraftstoffe bekannt, das in einem Gehäuse einen von dem Kraftstoff zu durchströmenden Partikelfilter sowie ein dem Partikelfilter vorgeschaltetes Coalescer-Element umfasst, das zur Abscheidung von im Kraftstoff enthaltenem Wasser eingesetzt wird. Mit dem Einleiten in das Gehäuse wird das als Dispersion vorliegende Kraftstoff-Wasser-Gemisch zunächst durch das Coalescer-Element geleitet, in welchem kleine Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen zusammengeführt werden. Sowohl das Coalescer-Element als auch das Partikelfilterelement sind ringförmig ausgebildet und umschließen einen Mittelkanal, über den der gereinigte Kraftstoff axial abgeleitet wird. Das ungereinigte Kraftstoff-Wasser-Gemisch wird axial in das Gehäuse des Filtersystems eingeleitet, durchströmt das Coalescer-Element radial von außen nach innen und anschließend das Partikelfilterelement radial von außen nach innen, woraufhin der gereinigte Kraftstoff über den Mittelkanal abgeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine in einem weiten Betriebsbereich einsetzbare Wasserabscheidung für Kraftstoffe zu schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der erfindungsgemäße Wasserabscheider wird für Kraftstoffe eingesetzt, insbesondere für Dieselkraftstoffe, gegebenenfalls aber auch für Ottokraftstoff, und weist ein Coalescer-Element zur Wasserabscheidung auf. In dem Coalescer-Element, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht, werden feine und feinste Wassertröpfchen, die in dem als Dispersion vorliegenden Kraftstoff-Wasser-Gemisch enthalten sind, zu größeren Tröpfchen zusammengeführt, die an der Wandung des Coalescer-Elements abgeschieden werden und vorzugsweise durch ihre eigene Gewichtskraft abströmen. Ein derartiger Wasserabscheider für Kraftstoff ist vorteilhafterweise Bestandteil einer Filtereinrichtung für Kraftstoff, in der das Coalescer-Element einem Filterelement zur Reinigung des Kraftstoffes vorgeschaltet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Wasserabscheider ist dem Coalescer-Element eine Heizeinrichtung zugeordnet. In der Heizeinrichtung des Coalescer-Elementes wird das zugeführte Kraftstoff-Wasser-Gemisch erwärmt, wodurch insbesondere bei tiefen Außentemperaturen einer Versulzung des Kraftstoffes bzw. einem Gefrieren des Wasseranteils vorgebeugt wird.
Grundsätzlich bekannt ist es zwar, in Filtersystemen für Kraftstoffe Heizeinrichtungen vorzusehen. Diese sind aber am Hauptfilterelement angeordnet, das zur Reinigung des Kraftstoffes von Verunreinigungen dient. Einem eventuell vorgeschalteten Wasserabscheideelement wird dagegen im Stand der Technik ungeheiztes Kraftstoff-Wasser-Gemisch zugeführt. Insbesondere bei einem Einsatz des Wasserabscheideelements bzw.
Coalescer-Elements in einer Filtereinrichtung für Kraftstoff kann es grundsätzlich ausreichend sein, lediglich dem Coalescer-Element eine Heizeinrichtung zuzuordnen, so dass auf eine dem Hauptfilterelement zugeordnete Heizeinrichtung verzichtet werden kann. Die Heizeinrichtung am Coalescer-Element bewirkt eine ausreichende Erwärmung des Kraftstoff-Wasser-Gemisches, um eine hinreichende Fließfähigkeit sowohl durch das Coalescer-Element als auch durch das Hauptfilterelement zu gewährleisten. Gleichwohl kann aber auch im oder am Hauptfilterelement eine weitere Heizeinrichtung vorgesehen sein.
Soweit nur an dem Coalescer-Element, nicht jedoch an dem Filterelement der Filtereinrichtung eine Heizeinrichtung angeordnet ist, besteht eine bessere Raumausnutzung im Bereich des Filterelementes. Da die Heizeinrichtung wegfällt, kann ein größerer Bauraum für das Filterelement genutzt werden, wodurch die Filtrationsleistung gesteigert werden kann.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Coalescer-Element an einem Stützgerüst gehalten ist, welches Träger der Heizeinrichtung ist. Dem Stützgerüst kommt somit neben der Funktion, das Coalescer-Element aufzunehmen, auch eine Trägerfunktion für die Heizeinrichtung zu. Das Stützgerüst ist insbesondere unabhängig von dem Filterelement ausgebildet, so dass das Stützgerüst einschließlich des Coalescer-Elements und der Heizeinrichtung ein vorgefertigtes Modul bilden, das in die Filtereinrichtung einsetzbar ist.
Es kommen grundsätzlich verschiedene Positionen der Heizeinrichtung an dem Stützgerüst in Betracht. Die Heizeinrichtung ist entweder an der Innenseite des vorzugsweise ringförmigen bzw. zylindrischen Stützgerüstes oder an der Außenseite oder im Innern des Stützgerüstes angeordnet. In einer zylindrischen Ausführung des Coalescer-Elementes, welches um die Außenseite des Stützgerüsts gelegt ist, befindet sich die Heizeinrichtung somit bei einer Anordnung auf der Innenseite des Stützgerüstes auf der dem Coalescer-Element abgewandten Seite. Soweit die Heizeinrichtung auf der Außenseite des Stützgerüstes angeordnet ist, wird die Heizeinrichtung zweckmäßigerweise von dem Coalescer-Element umgriffen. Bei einer Anordnung der Heizeinrichtung innerhalb des Stützgerüstes ist die Heizeinrichtung vorteilhafterweise von dem Kunststoffmaterial des Stützgerüstes umspritzt.
Ungeachtet der Position der Heizeinrichtung am Stützgerüst ist es zweckmäßig, die Heizeinrichtung in Form einer elektrisch beheizbaren Heizwendel auszuführen, die sich zweckmäßigereise spiralförmig am oder im Stützgerüst erstreckt.
Gemäß noch einer zweckmäßigen Ausführung umfasst die Heizeinrichtung eine Heizwendel auf einer Heizfolie, die auf ein Folienstützgerüst aufgebracht ist. Dieses kann auf das Coalescer-Element aufgesetzt bzw. in dieses eingesetzt werden, wobei das Coalescer-Element von einem eigenen Stützgerüst getragen ist. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass das Coalescer-Element und die Heizeinrichtung unabhängig voneinander herstellbar sind und zur Montage lediglich axial ineinandergesteckt werden müssen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht ein Coalescer-Element, welches auf die Außenseite eines zylindrischen Stützgerüstes aufgebracht ist, wobei an der Innenseite des Stützgerüstes eine Heizeinrichtung in Form einer spiralförmig verlaufenden Heizwendel angeordnet ist,
2 das Coalescer-Element im Schnitt,
3 eine Ansicht auf die Innenseite des Coalescer-Elements sowie die Wandung im Schnitt in vergrößerter Darstellung,
4 ein Coalescer-Element in einer weiteren Ausführung, in der die Heizwendel in die Wandung des Stützgerüstes integriert ist,
5 eine weitere Ausführung, bei der die Heizwendel sich auf der Außenseite des Stützgerüstes befindet,
6 in perspektivischer Ansicht eine Heizeinrichtung, bestehend aus einer Heizfolie, die auf ein Folienstützgerüst aufgebracht ist,
7 ein zylindrisches Coalescer-Element, wobei die Heizeinrichtung gemäß 6 auf das Coalescer-Element gemäß 7 aufzusetzen ist.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Wasserabscheider 1 dargestellt, der vorzugsweise Bestandteil einer Filtereinrichtung für Kraftstoff ist und zur Wasserabscheidung des im Kraftstoff enthaltenen Wassers dient. In der Filtereinrichtung ist der Wasserabscheider 1 zweckmäßigerweise dem Hauptfilterelement in Strömungsrichtung vorgelagert.
Der Wasserabscheider 1 ist zylindrisch ausgebildet und umfasst ein Coalescer-Element 2, das auf die Außenseite eines tragenden Stützgerüstes 3 aufgebracht ist, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Am Coalescer-Element 2 werden feine und feinste Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen zusammengeführt, welche am Coalescer-Element 2 durch ihre Gewichtskraft abgeschieden werden. Das Stützgerüst 3 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 6 versehen, durch die der Kraftstoff hindurchtreten kann.
Zum Erwärmen des Kraftstoff-Wasser-Gemisches dient eine Heizeinrichtung in Form einer Heizwendel 4, die auf die Innenseite des Stützgerüstes 3 aufgebracht ist und sich spiralförmig entlang der Innenseite erstreckt. Die Heizwendel 4 wird elektrisch bestromt, der elektrische Anschluss 5 (1) überragt axial das Stützgerüst sowie das Coalescer-Element.
Das Coalescer-Element 2 und die Heizwendel 4 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Stützgerüstes 3. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 liegt die Heizwendel 4 an der Innenseite des Stützgerüstes und kann dort mithilfe von Leisten 7 am Stützgerüst gehalten sein, wobei die sich in Achsrichtung erstreckenden Leisten 7 zweckmäßigerweise einteilig mit dem Stützgerüst ausgebildet sind. Im Falle einer Herstellung des Stützgerüstes als Kunststoff-Spritzgießteil wird die Heizwendel 4 während des Herstellungsprozesses des Stützgerüstes von den Leisten 7 umspritzt.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wasserabscheiders 1 dargestellt, der ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel ein zylindrisches Stützgerüst 3 sowie ein auf die Außenseite des Stützgerüstes aufgebrachtes Coalescer-Element 2 aufweist. Die Heizwendel 4 ist jedoch beim Ausführungsbeispiel nach 4 in das Stützgerüst integriert, insbesondere von dem Stützgerüst umspritzt. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Bauraum für die Heizwendel erforderlich ist. Außerdem erfolgt die Wärmeabgabe unmittelbar in der Nähe des Coalescer-Elementes.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist die Heizwendel 4 auf die Außenseite des Stützgerüstes 3 aufgebracht. Die Heizwendel 4 befindet sich zwischen der Außenseite des Stützgerüstes 3 und dem umschließenden Coalescer-Element 2. Auch in dieser Ausführungsvariante erfolgt die Wärmeabgabe von der Heizwendel 4 unmittelbar an das Coalescer-Element 2.
In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Wasserabscheider 1 (7) und die Heizeinrichtung 8 (6) als voneinander unabhängige Baueinheiten ausgeführt sind, welche axial ineinander zu stecken sind. Wie 6 zu entnehmen, umfasst die Heizeinrichtung 8 eine Heizfolie 9, sowie ein Folienstützgerüst 10, welches Träger der zylindrischen Heizfolie 9 ist. Gemäß 7 ist der Wasserabscheider 1, der wie in vorbeschriebener Weise mit einem Stützgerüst 3 und einem das Stützgerüst 3 umschließenden Coalescer-Element (nicht gezeigt) versehen ist, ebenfalls zylindrisch ausgebildet. Der Wasserabscheider 1 weist jedoch einen kleineren Durchmesser als die Heizeinrichtung 8 gemäß 6 auf, so dass beim axialen Zusammenstecken die Heizeinrichtung 8 den Wasserabscheider 1 umgreift.
Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Ausführung, in der die Heizeinrichtung 8 einen kleineren Durchmesser aufweist und in den Wasserabscheider 1 eingesteckt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/082804 A1 [0002]

Claims

Wasserabscheider für Kraftstoff, insbesondere für Dieselkraftstoff, mit einem Coalescer-Element (2) zur Wasserabscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass dem Coalescer-Element (2) eine Heizeinrichtung (8) zugeordnet ist.
Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Coalescer-Element (2) an einem Stützgerüst (3) gehalten ist und dass das Stützgerüst (3) Träger der Heizeinrichtung (8) ist.
Wasserabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (8) an der Innenseite des Stützgerüsts (3) angeordnet ist.
Wasserabscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (8) in das Stützgerüst (3) integriert ist.
Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (8) an der Außenseite des Stützgerüsts (3) angeordnet ist.
Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Coalescer-Element (2) das Stützgerüst (3) umgreift.
Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (8) eine Heizwendel (4) umfasst.
Wasserabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (8) eine mit einer Heizwendel (4) versehene Heizfolie (9) auf einem Folienstützgerüst (10) umfasst.
Wasserabscheider nach Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Coalescer-Element (2) ringförmig ausgebildet ist.
Filtereinrichtung für Kraftstoff mit einem Wasserabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.