DE102010052329A1

DE102010052329A1 - Fuel filter

Info

Publication number: DE102010052329A1
Application number: DE201010052329
Authority: DE
Inventors: Jochen Reyinger; Martin Veit; Martin Klein; Stefan Eichinger
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-05-31
Also published as: DE112011103920A5; WO2012069338A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter (1) zur Filterung von Kraftstoff, insbesondere von Dieselkraftstoff, umfassend: ein Filterelement (2) zur Filterung von Partikeln aus dem Kraftstoff, ein koaleszierendes Element (3) zum Koaleszieren von in dem Kraftstoff befindlichem Wasser, sowie ein insbesondere topfförmiges Gehäuse (4) mit einem Innenraum (5), wobei in einem Bodenbereich (6) des vom Kraftstoff durchströmten Innenraums (5) ein Wassersammelraum (7) zum Sammeln von aus dem Kraftstoff abgeschiedenem Wasser gebildet ist, und wobei in dem Bodenbereich (6) Mittel (8) zum Binden des abgeschiedenen Wassers vorgesehen sind. Durch den erfindungsgemäßen Kraftstofffilter (1) kann in besonders einfacher Art und Weise eine Verbesserung des Abscheidegrades von Wasser aus dem Kraftstoff erzielt werden.The invention relates to a fuel filter (1) for filtering fuel, in particular diesel fuel, comprising: a filter element (2) for filtering particles from the fuel, a coalescing element (3) for coalescing water in the fuel, and one in particular Pot-shaped housing (4) with an interior (5), a water collecting space (7) for collecting water separated from the fuel being formed in a bottom region (6) of the interior (5) through which the fuel flows, and wherein in the bottom region (6 ) Means (8) are provided for binding the separated water. The fuel filter (1) according to the invention enables the degree of separation of water from the fuel to be improved in a particularly simple manner.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter zur Filterung von Kraftstoff, insbesondere von Dieselkraftstoff.The invention relates to a fuel filter for filtering fuel, in particular diesel fuel.

Bei der Filterung von Kraftstoff wird unfiltrierter (roher) Kraftstoff, z. B. Dieselkraftstoff, aus einem Kraftstoffvorratsbehälter entnommen und im Kraftstofffilter unter anderem von Feststoffpartikeln befreit. Anschließend wird der filtrierte (reine) Kraftstoff einer Wärmekraftmaschine zur Verbrennung zugeführt.When filtering fuel, unfiltered (raw) fuel, e.g. As diesel fuel, taken from a fuel tank and freed in the fuel filter, among other things of solid particles. Subsequently, the filtered (pure) fuel is supplied to a heat engine for combustion.

Unfiltrierter Kraftstoff enthält typischerweise verschiedene Arten von Verunreinigungen bzw. Schmutz, z. B. Rostteilchen, die sich durch Feuchtigkeit in einem Kraftstoffvorratsbehälter gebildet haben. Werden diese Substanzen nicht entfernt, bevor der Kraftstoff in den Motor gelangt, sind vorzeitiger Verschleiß und Defekte beispielsweise in der Kraftstoffpumpe und dem Einspritzsystem bei den dort verwendeten hohen Drücken die Folge.Unfiltered fuel typically contains various types of contaminants, e.g. B. rust particles that have formed by moisture in a fuel tank. If these substances are not removed before the fuel enters the engine, premature wear and defects, for example in the fuel pump and the injection system at the high pressures used there are the result.

Die Filterung von Kraftstoffen beschränkt sich jedoch nicht nur auf das Ausfiltern von Verunreinigungen. Es ist aus technischer Sicht auch erstrebenswert, das im Kraftstoff, insbesondere in Dieselkraftstoff, enthaltene Wasser abzuscheiden, um dessen Schmierfähigkeit zu erhalten. Dadurch, dass Wasser schwerer als die typischerweise verwendeten Kraftstoffe ist, kann eine Schwerkraftabscheidung erfolgen, bei der sich das Wasser schwerkraftbedingt in dafür vorgesehenen Wassersammelräumen ansammelt, wobei der leichtere Kraftstoff auf dem Wasser schwimmt und somit vom Wasser abgetrennt werden kann.However, the filtering of fuels is not limited to filtering out impurities. It is also desirable from a technical point of view to separate the water contained in the fuel, especially in diesel fuel, in order to maintain its lubricity. Because water is heavier than the fuels typically used, gravitational separation can occur in which the water accumulates due to gravity in designated water collecting chambers, the lighter fuel floating on the water and thus can be separated from the water.

Stand der TechnikState of the art

Aus der WO 2008/077954 A2 ist ein Kraftstoffilter bekannt geworden, bei dem der Wassersammelraum in einem Behälter gebildet ist, der unterhalb eines Siebgewebeelements angeordnet ist, das als hydrophobe Sperrschicht dient, an der sich das im Kraftstoff befindliche Wasser zu Wassertropfen verbindet, die schwerkraftbedingt nach unten sinken. Im Laufe des Betriebs des Kraftstofffilters lagert sich daher im Bereich des Bodens des Behälters zunehmend abgeschiedenes Wasser an. Erreicht das Wasser einen bestimmten Wasserfüllstand, so wird das Wasser über einen Auslass in einen separaten Auffangraum abgeführt. Der Auffangraum ist unterhalb des Behälters angeordnet und vom Behälter durch eine Wand baulich getrennt, d. h. der Auslass steht mit dem Wassersammelraum nur über ein Rückschlagventil in Verbindung. In dem Auffangraum kann eine Schüttung saugfähiger Festkörper vorgesehen sein, welche das Wasser in der Art eines Schwammes aufsaugt. Das aufgesaugte Wasser verdunstet vorzugsweise durch Zuführung von Luft oder Wärme, während Schmutzanteile wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe in der Schüttung zurückbleiben.From the WO 2008/077954 A2 a fuel filter has become known in which the water collecting space is formed in a container which is arranged below a screen fabric element, which serves as a hydrophobic barrier layer at which the water in the fuel connects to water droplets, which gravitationally fall down. During operation of the fuel filter, therefore, increasingly deposited water accumulates in the region of the bottom of the container. If the water reaches a certain water level, the water is discharged via an outlet into a separate collecting space. The collecting space is arranged below the container and structurally separated from the container by a wall, ie the outlet communicates with the water collecting space only via a check valve. In the collecting space, a bed of absorbent solids can be provided, which absorbs the water in the manner of a sponge. The absorbed water preferably evaporates by supplying air or heat, while leaving debris such as hydrocarbons in the bed.

Aus der DE 10 2007 039 679 ist es bekannt, als Mittel zur Wasserabscheidung so genannte Koaleszenz-Filter zu verwenden, bei denen eine typischerweise hydrophile Filtermaterialschicht Wasseranteile aus dem Kraftstoff durch Adhäsion zu größeren Wassertropfen transformiert. In der DE 10 2007 039 679 ist der Koaleszenz-Filter zwischen zwei Partikelfiltern aus hydrophobem Material angeordnet, es ist aber auch möglich, die Partikelfilterung und die Transformation zu größeren Wassertropfen n ein- und demselben Element durchzuführen.From the DE 10 2007 039 679 It is known to use as a means of water separation so-called coalescence filter in which a typically hydrophilic filter material layer transforms water fractions from the fuel by adhesion to larger water droplets. In DE 10 2007 039 679, the coalescence filter is arranged between two particle filters made of hydrophobic material, but it is also possible to carry out the particle filtration and the transformation to larger water droplets of one and the same element.

Das steigende Umweltbewusstsein hat in den vergangen Jahren zu einer vermehrten Nutzung von Biokraftstoffen geführt. Biokraftstoffe, insbesondere Biodiesel, weisen jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen eine erhöhte Neigung zur Bildung von stabilen Wasser-Kraftstoff-Emulsionen auf, sodass an das Abscheiden von Wasser aus Biokraftstoffen erhöhte Anforderungen zu stellen sind. Aber auch bei der Filterung herkömmlicher Kraftstoffe ist die Wasserabscheidung in den Fokus der Entwicklung geraten.Increasing environmental awareness has led to increased use of biofuels in recent years. However, biofuels, especially biodiesel, have an increased propensity to form stable water-fuel emulsions compared to conventional fuels, imposing increased demands on the separation of water from biofuels. But also in the filtration of conventional fuels, the separation of water has become the focus of development.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abscheidung von Wasser aus einem Kraftstoff zu verbessern.The invention is therefore based on the object to improve the separation of water from a fuel.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstofffilter der eingangs genannten Art, umfassend: ein Filterelement zur Filterung von Partikeln aus dem Kraftstoff, ein koaleszierendes Element zum Koaleszieren von in dem Kraftstoff befindlichem Wasser, sowie ein insbesondere topfförmiges Gehäuse mit einem Innenraum, wobei in einem Bodenbereich des vom Kraftstoff durchströmten Innenraums ein Wassersammelraum zum Sammeln von aus dem Kraftstoff abgeschiedenem Wasser gebildet ist, und wobei in dem Bodenbereich Mittel zum Binden des abgeschiedenen Wassers vorgesehen sind.This object is achieved by a fuel filter of the type mentioned in the introduction, comprising: a filter element for filtering particles from the fuel, a coalescing element for coalescing water present in the fuel, and a particularly pot-shaped housing with an interior, wherein in a bottom region of the A fuel-trapping space for collecting fuel separated from the fuel is formed in the interior space through which fuel flows, and means for binding the separated water are provided in the floor area.

Durch die Mittel zum Binden des abgeschiedenen Wassers kann in besonders einfacher Art und Weise erreicht werden, dass einmal abgeschiedenes Wasser nicht erneut in den Kraftstoff gelangt, so dass eine Verbesserung des Abscheidegrades von Wasser aus dem Kraftstoff erzielt werden kann. Dies ist insbesondere bei Biokraftstoffen günstig, bei denen das bereits abgeschiedene Wasser eine verstärkte Tendenz hat, sich an der Grenzfläche zwischen Wasser und Kraftstoff wieder mit dem Kraftstoff zu vermischen. By the means for binding the separated water can be achieved in a particularly simple manner that once deposited water does not re-enter the fuel, so that an improvement of the separation efficiency of water can be obtained from the fuel. This is particularly beneficial for biofuels in which the already separated water has an increased tendency to re-mix with the fuel at the interface between water and fuel.

Durch die Mittel zum Binden des Wassers im Bodenbereich des Innenraums wird das Wasser festgehalten, das schwerkraftbedingt in den Bodenbereich des Innenraums gerät, d. h. die Mittel zum Binden des Wassers ziehen das Wasser an bzw. nehmen dieses auf und speichern es.By the means for binding the water in the bottom portion of the interior, the water is held, which gravitates into the bottom portion of the interior, d. H. the means for binding the water attracts or absorbs the water and stores it.

Die Speicherung des Wassers im Wassersammelraum kann derart ausgelegt sein, dass die Mittel zum Binden des Wassers, z. B. in Form eines saugfähigen Festkörpers bzw. mehrerer saugfähiger Festkörper, z. B. in Form einer Schüttung, eine entsprechend hohe Kapazität aufweisen, die es ermöglicht, das gesamte im Verlaufe eines Betriebes des Kraftstofffilters anfallende Wasser zu speichern. In diesem Fall ist keine Auswechslung der Mittel zum Binden des Wassers erforderlich.The storage of the water in the water collection chamber can be designed such that the means for binding the water, for. B. in the form of an absorbent solid or more absorbent solids, eg. B. in the form of a bed, have a correspondingly high capacity, which makes it possible to store the entire accumulating in the course of operation of the fuel filter water. In this case, no replacement of the means for binding the water is required.

In einer Ausführungsform wird das abgeschiedene Wasser durch die Mittel zum Binden des abgeschiedenen Wassers aufgesaugt oder absorbiert.In one embodiment, the separated water is absorbed or absorbed by the means for binding the separated water.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Kapazität der Mittel zum Binden des Wassers kleiner zu gestalten und Vorkehrungen zu treffen, die ein Abführen des gebundenen Wassers z. B. bei einer Inspektion erlauben, beispielsweise indem der saugfähige Festkörper aus dem Gehäuse entnommen und ausgepresst werden kann. Falls das gebundene Wasser nicht oder nur mit großem Aufwand aus den Mitteln entfernt werden kann, können die Mittel ggf. auch gegen neue, unverbrauchte Mittel ausgetauscht werden, welche erneut abgeschiedenes Wasser binden.However, it is also possible to make the capacity of the means for binding the water smaller and to take precautions that a discharge of the bound water z. B. allow for an inspection, for example by the absorbent solid can be removed from the housing and pressed. If the bound water can not or only with great effort can be removed from the funds, the funds may also be exchanged for new, unused funds, which bind re-deposited water.

Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter umfasst zur Filterung von Partikeln aus dem Kraftstoff ferner ein Filterelement, das typischerweise dem koaleszierenden Element in Strömungsrichtung des Kraftstoffs vorgeschaltet ist. Das Filterelement unterteilt den Kraftstofffilter in einen rohseitigen und einen reinseitigen Bereich. Bei dem koaleszierten Wasser, das in dem Wassersammelraum gesammelt wird, handelt es sich typischerweise um reinseitig durch Schwerkraftwirkung abgeschiedenes Wasser, wobei die Abscheidung durch das koaleszierende Element unterstützt wird.The fuel filter according to the invention further comprises for filtering particles from the fuel, a filter element, which is typically upstream of the coalescing element in the flow direction of the fuel. The filter element divides the fuel filter into a raw-side and a clean-side region. The coalesced water collected in the water collection chamber is typically gravity-separated by water, with deposition supported by the coalescing element.

Es ist auch möglich, dass anstelle des Filterelements und des davon baulich getrennten koaleszierenden Elements eine gemeinsame Filtereinheit vorgesehen ist, die sowohl den Kraftstoff filternde als auch das Wasser koaleszierende Eigenschaften aufweist. Mit andern Worten: Die Partikelfilterung und die Transformation zu größeren Wassertropfen können auch an ein- und demselben Element durchgeführt werden.It is also possible that instead of the filter element and the coalescing element structurally separate therefrom, a common filter unit is provided which has both the fuel-filtering and the water coalescing properties. In other words, the particle filtering and the transformation to larger drops of water can also be carried out on one and the same element.

In jedem Falle ist eine Verbesserung des Abscheidegrades von Wasser aus dem zu filternden Kraftstoff auch durch eine entsprechende Ausgestaltung der Filtereinheit bzw. des koaleszierenden Elements zu erreichen: So kann z. B. durch ein koaleszierendes Element mit einer sehr hohen inneren Oberfläche, d. h. mit vielen sehr feinen Fasern und einer sehr engen Faserverteilung eine verbesserte Transformation von kleinen zu größeren Wassertropfen erreicht werden.In any case, an improvement of the separation efficiency of water from the fuel to be filtered by a corresponding configuration of the filter unit or the coalescing element to achieve: So z. B. by a coalescing element with a very high internal surface, d. H. With many very fine fibers and a very narrow fiber distribution, improved transformation from small to larger water droplets can be achieved.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstofffilters umfassen die Mittel zum Binden des Wassers einen saugfähigen Festkörper. Der saugfähige Festkörper kann in Form einer Füllung in dem Wassersammelraum vorgesehen sein. Füllungen oder ggf. auch Schüttungen eines saugfähigen Festkörpers können besonders einfach der Form des Wassersammelraums angepasst werden und füllen den Raum gleichmäßig aus. Somit erfolgt eine besonders gleichmäßige Bindung des Wassers.In a preferred embodiment of the fuel filter, the means for binding the water comprise an absorbent solid. The absorbent solid may be provided in the form of a filling in the water collecting space. Fillings or possibly also beds of an absorbent solid can be adapted particularly easily to the shape of the water collecting space and fill the room evenly. Thus, a particularly uniform binding of the water.

Bei einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform umfasst der saugfähige Festkörper hydrophile Fasern, die bevorzugt aus entfetteter Zellulose gebildet und/oder oberflächenbehandelt sind. Hydrophile und/oder oberflächenbehandelte Fasern zeigen eine besonders ausgeprägte Bindungswirkung auf Wasser, sodass eine derartige Füllung besonders zur Verbesserung des Wasserabscheidegrades des Kraftstofffilters beiträgt. Ein Beispiel für entfettete Zellulose ist Wundwatte. Unter oberflächenbehandelten Fasern werden z. B. hydrophilierte Fasern verstanden.In a development of the preceding embodiment, the absorbent solid comprises hydrophilic fibers, which are preferably formed from defatted cellulose and / or surface-treated. Hydrophilic and / or surface-treated fibers exhibit a particularly pronounced binding effect on water, so that such a filling contributes particularly to improving the degree of water separation of the fuel filter. An example of defatted cellulose is wound wadding. Under surface-treated fibers z. B. hydrophilized fibers understood.

In einer Ausführungsform wird ein Fasergemisch verwendet, welches mindestens 20 Gewichts-% Viskosefasern umfasst.In one embodiment, a fiber mixture is used which comprises at least 20% by weight of viscose fibers.

In einer alternativen Ausführungsform wird statt oder zusätzlich zu den hydrophilen Fasern ein wasserabsorbierendes Granulat (Superabsorber) verwendet.In an alternative embodiment, instead of or in addition to the hydrophilic fibers, a water-absorbing granulate (superabsorber) is used.

Bei einer weiteren Weiterbildung des Kraftstofffilters ist das Filterelement zur Partikelfilterung dem koaleszierenden Element vorgeschaltet und als ein vorkoaleszierendes Filterelement ausgebildet. Weist das Filterelement bereits vorkoaleszierende Eigenschaften auf, so erfolgt eine Transformation von kleinen zu größeren Wassertropfen bereits im Filterelement, wodurch insgesamt im Kraftstofffilter ein höherer Grad an Koaleszenz erreicht wird, der wiederum eine verbesserte Wasserabscheidung ermöglicht. Das Vorkoaleszieren kann im Feinstmedium des Filterelements selbst erfolgen oder durch eine zusätzliche abströmseitige Filterlage, wie z. B. ein dünnes, insbesondere hydrophiliertes Vlies, welches insbesondere auf ein Partikelfiltermedium aufgebracht sein kann.In a further development of the fuel filter, the filter element for particle filtration is connected upstream of the coalescing element and designed as a pre-coalescing filter element. If the filter element already has precoalescing properties, then a transformation from small to larger water droplets already takes place in the filter element, as a result of which a higher degree of coalescence is achieved overall in the fuel filter, which in turn enables improved water separation. The Vorkoaleszieren can be done in the ultrafine medium of the filter element itself or by an additional downstream filter layer, such. B. a thin, in particular hydrophilic nonwoven, which may be applied in particular to a particulate filter medium.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform des Kraftstofffilters, die dadurch gekennzeichnet ist, dass einem Kraftstoffauslass des Kraftstofffilters eine Wasserrückhalteeinrichtung vorgeschaltet ist. Durch die Wasserrückhalteeinrichtung wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass nicht abgeschiedenes Wasser oder Wasser, das von den Mitteln zum Binden des Wassers nicht vollständig zurückgehalten wurde und über den Kraftstoffauslass auszutreten droht, an der Wasserrückhalteeinrichtung zurückgehalten wird. Die Wasserrückhalteeinrichtung verhindert bzw. verringert somit den Austritt von Wasseranteilen bzw. Wassertropfen aus dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter. Also preferred is an embodiment of the fuel filter, which is characterized in that a water retention device is connected upstream of a fuel outlet of the fuel filter. By the water retention device is achieved in an advantageous manner that non-separated water or water, which was not completely retained by the means for binding the water and threatens to escape via the fuel outlet, is retained at the water retention device. The water retention device thus prevents or reduces the escape of water components or water droplets from the fuel filter according to the invention.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform ist die Wasserrückhalteeinrichtung im Bereich eines mit dem Kraftstoffauslass in Verbindung stehenden Mittelrohrs angeordnet, welches das Filterelement und ggf. auch das koaleszierende Element stützt. Typischerweise ist ein Filtermedium des Filterelements (z. B. ein Faltenbalg oder ein Wickelfilter), um das Mittelrohr des Kraftstofffilters herum angeordnet, wobei das Mittelrohr stützend für das Filterelement wirkt, und wobei der gereinigte Kraftstoff über das Mittelrohr und den an dessen oberem Ende gebildeten Kraftstoffauslass nach oben aus dem Kraftstofffilter ausgetragen wird. Am anderen unteren Ende des Mittelrohrs befindet sich typischerweise der Wassersammelraum für abgeschiedenes Wasser. Bei einer Ausgestaltung des Kraftstofffilters gemäß dieser Weiterbildung ist die Wasserrückhalteeinrichtung daher in vorteilhafter Weise über dem abgesonderten Wasser im Wassersammelraum angeordnet. Auf diese Weise ist die Gefahr, dass abgesondertes Wasser entgegen der Gewichtskraft aus dem Wassersammelraum durch das Mittelrohr hindurch in Richtung Kraftstoffauslass tritt, stark verringert.In a preferred development of the preceding embodiment, the water retention device is arranged in the region of a central tube which is in communication with the fuel outlet and which supports the filter element and optionally also the coalescing element. Typically, a filter medium of the filter element (eg, a bellows or a wound filter) is disposed about the center tube of the fuel filter, with the center tube supporting the filter element, and with the cleaned fuel formed over the center tube and at the top thereof Fuel outlet is discharged upward from the fuel filter. At the other lower end of the central tube is typically the water collection room for separated water. In an embodiment of the fuel filter according to this development, the water retention device is therefore arranged in an advantageous manner on the separate water in the water collection chamber. In this way, the risk that separated water occurs against the weight of the water collection chamber through the center tube in the direction of fuel outlet, greatly reduced.

Bei einer weiteren ebenfalls bevorzugten Weiterbildung umfasst die Wasserrückhalteeinrichtung eine Sperrschicht, die aus einem hydrophoben Material besteht. Durch das hydrophobe Material der Sperrschicht ist die Wasserrückhalteeinrichtung besonders wirksam. Die Sperrschicht kann beispielsweise aus einem Sieb mit einer Maschenweite kleiner oder gleich 25 μm oder aus einem Vlies bestehen.In a further likewise preferred development, the water retention device comprises a barrier layer, which consists of a hydrophobic material. Due to the hydrophobic material of the barrier layer, the water retention device is particularly effective. The barrier layer may for example consist of a sieve with a mesh size less than or equal to 25 microns or a nonwoven.

Eine andere Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserrückhalteeinrichtung eine Barriere im Mittelrohr umfasst, wobei die Barriere als Stopfung und/oder Gitter aus hydrophobem Material gebildet ist. Durch die Barriere aus hydrophobem Material kann Wasser, das in das Mittelrohr gelangt ist und über den Kraftstoffauslass aus dem Kraftstofffilter auszutreten droht, trotzdem abgefangen und zurückgehalten werden. Die Stopfung lässt andererseits den reinen und von Waser befreiten Kraftstoff ungehindert durch das Mittelrohr entweichen.Another development is characterized in that the water retention device comprises a barrier in the central tube, wherein the barrier is formed as a plug and / or grid of hydrophobic material. Due to the barrier made of hydrophobic material, water that has entered the central tube and threatens to leak out of the fuel filter via the fuel outlet can still be caught and retained. On the other hand, the stuffing leaves the pure and freed of Waser fuel unhindered escape through the center tube.

Bevorzugt sind als hydrophobes Material reine oder wasserabweisend ausgerüstete Fasern oder Gitter aus PTFE (Polytetrafluorethylen), PA (Polyamid) oder Polyester vorgesehen. Derartige Fasern zeigen eine besonders hohe wasserabweisende Wirkung.Pure or water-repellent treated fibers or meshes of PTFE (polytetrafluoroethylene), PA (polyamide) or polyester are preferably provided as the hydrophobic material. Such fibers show a particularly high water repellency.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kraftstofffilters ist dem koaleszierenden Element eine Strömungsführung zur Abscheidung von Wasser durch Schwerkraftwirkung nachgeschaltet. Bei der optimierten Strömungsführung wird beispielsweise in einem Strömungsabschnitt des Kraftstoffs die Strömungsgeschwindigkeit und ggf. eine Richtungsänderung der Strömung derart gewählt, dass die im Vergleich zum Kraftstoff schwereren Wasseranteile abgeschieden werden. Alternativ kann es in dem Abschnitt der Strömungsführung bei entsprechend geringen Strömungsgeschwindigkeiten auch lediglich zu einem schwerkraftbedingten Abscheiden des Wassers kommen.In a further preferred embodiment of the fuel filter the coalescing element is followed by a flow guide for the separation of water by gravity. In the optimized flow guidance, for example, in a flow section of the fuel, the flow velocity and, if appropriate, a change in the direction of the flow are selected such that the water fractions which are heavier in comparison to the fuel are separated off. Alternatively, in the section of the flow guidance at correspondingly low flow velocities, only a gravitational separation of the water may occur.

Bei einer Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform erfolgt die Strömungsführung durch einen Ringspalt. Der Ringspalt, d. h. der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt, ist im Vergleich zu herkömmlichen Ringspalten in Kraftstofffiltern größer dimensioniert und unterstützt die Wasserabscheidung aufgrund der Wirkung der Schwerkraft, wobei die Dimensionierung der Strömungsführung und die Strömungsgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt sind, dass bei gegebener Tröpfchengröße die Gewichtskraft der Tröpfchen größer ist als die Summe aus Auftriebskraft und (geschwindigkeitsabhängiger) Reibungskraft.In a further development of the preceding embodiment, the flow guidance takes place through an annular gap. The annular gap, d. H. the available flow cross-section is larger in size compared to conventional annular gaps in fuel filters and supports the separation of water due to the effect of gravity, wherein the dimensioning of the flow guide and the flow velocity are coordinated so that for a given droplet size, the weight of the droplets is greater than the sum of buoyancy force and (speed-dependent) friction force.

Schließlich ist bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform dem koaleszierenden Element eine Wasserfalle nachgeschaltet. Die Wasserfalle verhindert, dass das koaleszierte Wasser zum Austritt des Kraftstofffilters gelangt. Die Wasserfalle kann dazu als umlaufende, ringförmige, senkrecht oder insbesondere schräg nach radial innen zur Ausströmrichtung aus dem koaleszierenden Element heraus angeordnet sein und vorteilhaft radial umlaufende Rillen oder Rippen aufweisen. Bereits abgeschiedene bzw. vergrößerte Wassertropfen bleiben an der Wasserfalle haften, werden durch nachfolgendes Wasser vergrößert und fallen anschließend schwerkraftbedingt in den Wassersammelraum.Finally, in a likewise preferred embodiment, the coalescing element is followed by a water trap. The water trap prevents the coalesced water from escaping to the fuel filter. For this purpose, the water trap can be arranged as a circumferential, annular, vertical or, in particular, obliquely radially inwards to the outflow direction out of the coalescing element and can advantageously have radially running grooves or ribs. Already separated or enlarged drops of water remain attached to the water trap, are enlarged by subsequent water and then fall by gravity into the water collection room.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual characteristics can each individually for themselves or to several in any combination in a variant of the invention be realized.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt: Figur: einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstofffilter.Embodiments are illustrated in the schematic drawing and will be explained in the following description. FIG. 1 shows a schematic cross section through a fuel filter according to the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

In der einzigen Figur ist ein Kraftstofffilter 1 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt. Der Strömungsweg des Kraftstoffs durch den Kraftstofffilter 1 ist durch Richtungspfeile angedeutet.In the only figure is a fuel filter 1 shown in a schematic sectional view. The flow path of the fuel through the fuel filter 1 is indicated by directional arrows.

Der Kraftstofffilter 1 weist ein Filterelement 2 zur Filterung von Partikeln aus dem Kraftstoff auf, das z. B. ein sternförmiges oder gewickeltes Filtermedium umfasst. Darüber hinaus ist im Kraftstoffilter 1 ein koaleszierendes Element 3 zum Koaleszieren von in dem Kraftstoff befindlichem Wasser vorgesehen. Der Kraftstoffilter 1 umfasst ferner ein Gehäuse 4 mit einem Innenraum 5, wobei in einem Bodenbereich 6 des Innenraums 5 ein Wassersammelraum 7 zum Sammeln von aus dem Kraftstoff ausgeschiedenem Wasser gebildet ist. Im Bodenbereich 6 des Innenraums 5 befindet sich ein saugfähiger Festkörper in Form einer Füllung 8 aus hydrophilen Fasern oder einem anderen wasserbindenden Feststoff, durch die abgeschiedenes Wasser im Wassersammelraum 7 bzw. dem Bodenbereich 6 gebunden werden kann.The fuel filter 1 has a filter element 2 for filtering particles from the fuel, the z. B. comprises a star-shaped or wound filter medium. In addition, in the fuel filter 1 a coalescing element 3 for coalescing water in the fuel. The fuel filter 1 further comprises a housing 4 with an interior 5 , being in a floor area 6 of the interior 5 a water collection room 7 for collecting water separated from the fuel. In the ground area 6 of the interior 5 is an absorbent solid in the form of a filling 8th from hydrophilic fibers or other water-binding solid, through the separated water in the water collection room 7 or the floor area 6 can be tied.

Zur Filterung von Kraftstoff strömt dieser durch einen nicht gezeigten Kraftstoffeinlass in den Kraftstofffilter 1 ein und trifft zunächst rohseitig auf das Filterelement 2 auf. Beim anschließenden Hindurchströmen des Kraftstoffs durch das Filterelement 2 von der radial außen liegenden Rohseite zur radial innen liegenden Reinseite werden Kleinstteilchen bzw. Partikel aus dem Kraftstoff herausgefiltert (erste Stufe). Das Filterelement 2 weist hierzu eine sehr hohe Filterfeinheit auf. Durch die Ausscheidung von Schmutzpartikeln aus dem zu reinigenden Kraftstoff werden alle stromab folgenden Stufen des Kraftstofffilters 1 geschützt. Das Filterelement 2 ist als vorkoaleszierendes Filterelement 2 ausgebildet, so dass bereits vor Erreichen des koaleszierenden Elements 3 eine Transformation von kleinen zu größeren Wassertropfen im Filterelement 2 erfolgt. Zu diesem Zweck kann das Filtermedium des Filterelements 2 selbst (vor-)koaleszierende Eigenschaften aufweisen, oder es kann ggf. eine abströmseitige zusätzliche Filterstufe, z. B. in Form einer oder mehrere dünner, insbesondere hydrophober Vlieslagen vorgesehen sein.For filtering fuel, it flows through a fuel inlet (not shown) into the fuel filter 1 and initially hits the filter element on the raw side 2 on. During the subsequent passage of the fuel through the filter element 2 From the radially outer side of the raw to the radially inner clean side of the smallest particles or particles are filtered out of the fuel (first stage). The filter element 2 has a very high filtration fineness. The elimination of dirt particles from the fuel to be cleaned, all downstream stages of the fuel filter 1 protected. The filter element 2 is as a pre-coalescing filter element 2 formed so that already before reaching the coalescing element 3 a transformation from small to larger drops of water in the filter element 2 he follows. For this purpose, the filter medium of the filter element 2 have (pre-) coalescing properties, or it may optionally be a downstream additional filter stage, for. B. be provided in the form of one or more thin, in particular hydrophobic nonwoven layers.

Auf der Reinseite des Filterelements 2 tritt der von Schmutzpartikeln befreite Kraftstoff in einen Ringraum 9 ein und fließt nach unten in Richtung des koaleszierenden Elements 3. Während des anschießenden Durchströmens des koaleszierenden Elements 3 in radialer Richtung von innen nach außen verbinden sich kleine im Kraftstoff befindliche (vorkoaleszierte) Wassertropfen zu größeren Wasseransammlungen (zweite Stufe).On the clean side of the filter element 2 enters the freed of dirt particles fuel in an annulus 9 and flows down towards the coalescing element 3 , During the subsequent passage of the coalescing element 3 in the radial direction from the inside to the outside, small (pre-coalesced) water droplets in the fuel combine to form larger water accumulations (second stage).

Danach strömt der Kraftstoff zusammen mit den nun größer gewordenen Wassertropfen in einem nicht dargestellten Strömungskanal weiter, wobei eine im Strömungsweg stehende Wasserfalle 10 überströmt wird, durch welche verhindert wird, dass die Wassertropfen zum Austritt des Kraftstofffilters 1 transportiert werden.Thereafter, the fuel, together with the now larger water droplets, flows on in a flow channel, not shown, with a water trap in the flow path 10 is overflowed, which prevents the water droplets to the outlet of the fuel filter 1 be transported.

Im Anschluss an die Wasserfalle 10 durchströmt der Kraftstoff eine Strömungsführung 11 zur Abscheidung von Wasser durch Schwerkraftwirkung (dritte Stufe). Bei dieser Strömungsführung 11 wird in einem Strömungsabschnitt die Strömungsgeschwindigkeit und Richtungsänderung derart gewählt, dass die im Vergleich zum Kraftstoff schwereren Wassertropfen stärker abgelenkt werden und damit nach unten in den Wassersammelraum 7 abgeschieden werden können. Die Strömungsführung 11 kann z. B. so in Form eines Ringspalts gebildet sein, dessen äußere Begrenzung das Gehäuse 4 bildet und dessen Durchmesser so gewählt ist, dass die Schwerkraftabscheidung begünstigt wird.Following the water trap 10 the fuel flows through a flow guide 11 for the separation of water by gravity (third stage). In this flow guide 11 In a flow section, the flow velocity and change of direction are selected in such a way that the water droplets which are heavier in comparison to the fuel are deflected more strongly and thus downwards into the water collecting space 7 can be separated. The flow guidance 11 can z. B. be formed in the form of an annular gap, the outer boundary of the housing 4 forms and whose diameter is chosen so that the gravitational separation is favored.

Anschließend gelangt der Kraftstoff in den Innenraum 5 des Gehäuses 4, wobei sich die Wassertropfen bzw. das Wasser, das durch die Strömungsführung 11 abgeschieden wurde, in dem Bodenbereich 6 des Innenraums 5 ansammelt (vierte Stufe). Der leichtere Kraftstoff durchströmt den Innenraum 5 oberhalb des Bodenbereichs 6 und schwimmt somit über dem Wasser. Der Kraftstoff bildet gewissermaßen eine zweite oberhalb des Wasserspiegels liegende Phase. Im Bodenbereich 6 des Innenraums 5 bzw. in dem Wassersammelraum 7 binden die hydrophilen Fasern der Füllung 8 das abgeschiedene Wasser, d. h. das Wasser wird von den hydrophilen Fasern aufgesogen. Es versteht sich, dass ggf. die Strömungsführung 11 auch so ausgebildet werden kann, dass der Kraftstoff nicht nur oberhalb der Füllung 8 strömt, sondern auch die Füllung 8 vom Kraftstoff durchströmt wird und hierbei das Wasser von den hydrophilen Fasern aufgesogen wird.Then the fuel enters the interior 5 of the housing 4 , wherein the water drops or the water flowing through the flow guide 11 was deposited in the bottom area 6 of the interior 5 accumulates (fourth stage). The lighter fuel flows through the interior 5 above the floor area 6 and thus floats above the water. The fuel effectively forms a second phase above the water level. In the ground area 6 of the interior 5 or in the water collection room 7 bind the hydrophilic fibers of the filling 8th the separated water, ie the water is absorbed by the hydrophilic fibers. It is understood that, if necessary, the flow guide 11 Also, it can be designed so that the fuel is not just above the filling 8th flows, but also the filling 8th flows through the fuel and in this case the water is absorbed by the hydrophilic fibers.

Auf dem weiteren Weg durch den Kraftstofffilter 1 gelangt der Kraftstoff durch ein Mittelrohr 12 im Inneren des Kraftstofffilters 1, an dem das Filterelement 2 sowie das koaleszierende Element 3 angebracht sind, in Richtung eines Kraftstoffauslasses 13. Dabei durchdringt der Kraftstoff zunächst eine Sperrschicht 14 aus hydrophobem Material (fünfte Stufe). Durch die wasserabweisende Wirkung der Sperrschicht 14 und der Tendenz von Wassertröpfchen, im umgebenden Kraftstoff abzusinken, wird verhindert, dass Wasser in das darüber angeordnete Mittelrohr 12 gelangt.On the way through the fuel filter 1 the fuel passes through a central tube 12 inside the fuel filter 1 at which the filter element 2 and the coalescing element 3 are mounted, in the direction of a fuel outlet 13 , The fuel first penetrates a barrier layer 14 of hydrophobic material (fifth Step). Due to the water-repellent effect of the barrier layer 14 and the tendency of water droplets to sink in the surrounding fuel prevents water from entering the overhead center tube 12 arrives.

Für den Fall, dass dennoch Wasser in das Mittelrohr 12 mitgerissen wird, ist im Mittelrohr 12 eine Stopfung 15 vorgesehen (sechste Stufe), die ebenfalls aus hydrophobem Material, z. B. aus PTFE Fasern, gebildet ist und die einen Weitertransport von Wasser zum Kraftstoffauslass 13 endgültig verhindert.In the event that still water in the center tube 12 is carried along, is in the center tube 12 a stuffing 15 provided (sixth stage), which are also made of hydrophobic material, eg. B. PTFE fibers, is formed and the onward transport of water to the fuel outlet 13 finally prevented.

Auf die oben beschriebene Weise, d. h. unter Verwendung der ersten bis fünften Stufe bzw. der ersten bis sechsten Stufe kann eine Abscheidung von Wasser mit hohem Wirkungsgrad insbesondere auch bei Bio-Dieselkraftstoffen realisiert werden.In the manner described above, d. H. Using the first to fifth stage or the first to sixth stage, a separation of water with high efficiency, especially in bio-diesel fuels can be realized.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/077954 A2 [0005]
DE 102007039679 [0006]

Claims

Fuel filter ( 1 ) for filtering fuel, in particular diesel fuel, comprising: a filter element ( 2 ) for filtering particles from the fuel, a coalescing element ( 3 ) for coalescing water present in the fuel, and a particular pot-shaped housing ( 4 ) with an interior ( 5 ), wherein in a ground area ( 6 ) of the interior space through which the fuel flows ( 5 ) a water collection room ( 7 ) is formed for collecting water separated from the fuel, and wherein in the bottom area ( 6 ) Medium ( 8th ) are provided for binding the separated water.

Fuel filter ( 1 ) according to claim 1, characterized in that as means for binding water an absorbent solid ( 8th ) in the water collection room ( 7 ) is provided.

Fuel filter ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the absorbent solid ( 8th ) comprises hydrophilic fibers, which are preferably formed from defatted cellulose and / or surface-treated.

Fuel filter ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element ( 2 ) the coalescing element ( 3 ) and as a pre-coalescing filter element ( 2 ) is trained.

Fuel filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel outlet ( 13 ) of the fuel filter ( 1 ) a water retention device ( 14 . 15 ) is connected upstream.

Fuel filter ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the water retention device ( 14 . 15 ) in the area of one with the fuel outlet ( 13 ) associated center tube ( 12 ) is arranged, which the filter element ( 2 ).

Fuel filter ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the water retention device is a barrier ( 14 ), which consists of a hydrophobic material.

Fuel filter ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the water retention device is a stuffing ( 15 ) in the central tube ( 12 ), the stuffing ( 15 ) is formed of hydrophobic material.

Fuel filter ( 1 ) according to any one of claims 7 or 8, characterized in that as hydrophobic material pure or water-repellent treated fibers or mesh of PTFE (polytetrafluoroethylene), PA (polyamide) or polyester are provided.

Fuel filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coalescing element ( 3 ) a flow guide ( 11 ) is connected downstream of the separation of water by gravity.

Fuel filter ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the flow guide ( 11 ) takes place through an annular gap.

Fuel filter ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coalescing element ( 3 ) a water trap ( 10 ) is connected downstream.