DE102011081141A1

DE102011081141A1 - Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem Entwässerer

Info

Publication number: DE102011081141A1
Application number: DE102011081141A
Authority: DE
Inventors: Maria Jose Garcia Vargas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-21
Also published as: CN102953882A; IN2012DE01691A

Abstract

Bei einer Filtereinrichtung (10) mit einem Filtergehäuse (12) und einem darin angeordneten Filterelement (14) zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser (18) aus einem durch das Filtergehäuse (12) strömendem Medium (16), und mit einem Entwässerer (20) zum Abführen des herausgefilterten Wassers (18) aus der Filtereinrichtung (10), ist der Entwässerer (20) mittels einer Rastverbindung (44) an das Filtergehäuse (12) gekoppelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filterelement zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser aus einem durch das Filtergehäuse strömendem Medium, und mit einem Entwässerer zum Abführen des herausgefilterten Wassers aus der Filtereinrichtung.
Filtereinrichtungen der oben genannten Art werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen, welche beispielsweise mit einem Dieselmotor angetrieben sind, als Kraftstofffilter zum Herausfiltern von in Dieselkraftstoff enthaltenen Partikeln und zum Abscheiden von Wasser aus dem Dieselkraftstoff verwendet. Die Filtration des Kraftstoffs wird durchgeführt, damit es insbesondere in einem Einspritzsystem der zugehörigen Kraftmaschine nicht zu Störungen oder Schäden, wie beispielsweise Korrosion kommt. Solche Schäden könnten durch Wasser verursacht sein, welches im Kraftstoff verblieben ist. Aus diesem Grund ist in der DIN EN 590 auch ein maximal zulässiger Anteil von Wasser in Dieselkraftstoff von unter 200 mg/l festgeschrieben.
Zum Erreichen eines solchen Grenzwerts ist bei herkömmlichen Kraftstofffiltern ein Filterelement vorgesehen, an dem sowohl Fremdstoffe zurückgehalten werden, als auch Wasser aus dem strömenden Kraftstoff abgetrennt wird. Das abgetrennte Wasser sammelt sich in einem Sumpf im Filtergehäuse und gelangt von dort zu einem Entwässerer, durch den das Wasser aus dem Filtergehäuse abgelassen werden kann. Das im Sumpf gesammelte Wasser muss regelmäßig entleert werden, wofür spezielle Auslassventile vorzusehen sind.
So ist aus DE 101 38 695 A1 eine Vorrichtung zum Austragen von Wasser aus dem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das abgeschiedene Wasser solange in einem Sumpf gesammelt wird, bis ein Wassersensor ein Mindestniveau an Wasser detektiert. Es wird dann ein Absperrorgan geöffnet, durch welches das Wasser abgelassen oder zu einem zweiten Entwässerer gefördert werden kann. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass im Falle einer Fehlfunktion der Elektronik das Wasser am Entwässerer niemals entleert wird. Außer dieser Anfälligkeit für Störungen ist die Lösung auch vergleichsweise teuer, da eine zugehörige Steuerelektronik erforderlich ist.
Aus DE 10 2005 000 658 A1 ist ein Kraftstofffilter mit einem Filterelement zum Herausfiltern von Partikeln und Wasser aus einem durch den Kraftstofffilter strömenden Kraftstoff bekannt, und einem Entwässerer zum Abführen des herausgefilterten Wassers aus dem Kraftstofffilter, bei dem der Entwässerer als eine eigenständige Baueinheit gestaltet ist, welche wahlweise von dem Filterelement getrennt werden kann. Ferner ist eine für Wasser durchlässige semipermeable Membran vorgesehen, die auf einem Träger flächig aufliegt. Alternativ oder zusätzlich ist der Entwässerer mit einem porösen Element zum Verdunsten des abgeschiedenen Wassers versehen. Eine weitere Lösung sieht einen Entwässerer mit zwei wasserdurchlässigen semipermeablen und hydrophilen Membranen vor. Schließlich ist ferner ein Filterelement vorgesehen, dass im Wesentlichen hohlzylindrisch gestaltet und bei dem der Entwässerer zumindest abschnittsweise im Inneren des Hohlzylinders angeordnet ist.
Ferner werden derartige Filtereinrichtungen als Harnstofffilter genutzt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filterelement zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser aus einem durch das Filtergehäuse strömendem Medium geschaffen, und mit einem Entwässerer zum Abführen des herausgefilterten Wassers aus der Filtereinrichtung. Der Entwässerer ist erfindungsgemäß mittels einer Rastverbindung an das Filtergehäuse gekoppelt.
Mit der erfindungsgemäßen Rastverbindung ist es möglich den Entwässerer als vormontierte Baueinheit während der Montage der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung auf besonders kostengünstige und dennoch funktionssichere Weise zu komplettieren. Zugleich ist sichergestellt, dass sich über die Lebensdauer der Filtereinrichtung hinweg der Entwässerer nicht von dem Filtergehäuse löst. Ein derartiges Lösen konnte an bekannten Filtereinrichtungen festgestellt werden, an denen Schraubverbindungen vorgesehen waren, die sich aufgrund von Vibrationen und Stoßbelastungen während des Betriebs gelöst hatten.
Die Rastverbindung ist vorzugsweise mit einem Rastelement gebildet, welches von einer ersten Position, bei der der Entwässerer ortsfest an dem Filtergehäuse gehalten ist, zu einer zweiten Position bewegbar ist, bei der der Entwässerer von dem Filtergehäuse lösbar ist.
Mit dem derart verschiebbaren Rastelement kann der Entwässerer sofern erforderlich auf einfache und funktionssichere Weise auch getauscht oder für Wartungsarbeiten entfernt werden.
Ferner ist die Rastverbindung vorteilhaft mittels zweier Rastnasen gebildet, die am Filtergehäuse relativ zu dessen Längsachse diametral angeordnet sind.
Die beiden diametral angeordneten Rastnasen gewähren eine stabile und zugleich leicht zu bedienende Befestigung des Entwässerers am Filtergehäuse.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht weiterhin eine Filtereinrichtung vor, insbesondere der oben genannten Gestaltungsweise, mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filterelement zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser aus einem durch das Filtergehäuse strömendem Medium, und mit einem Entwässerer zum Abführen des herausgefilterten Wassers aus der Filtereinrichtung, bei der der Entwässerer einen Wassersensor und ein insbesondere manuell betätigbares Wasserablassventil umfasst.
Mit dieser Gestaltung sind in dem Entwässerer ein Wassersensor und ein Wasserablassventil zu einer Baueinheit kombiniert. Die Baueinheit bündelt im Hinblick auf die Abscheidung des Wassers aus dem zu filternden Medium alle betriebsrelevanten Funktionen. Sofern sich im Betrieb der zugehörigen Filtereinrichtung ein Fehler bezüglich des Gehalts von Wasser im zu filternden Medium einstellt, kann daher durch einen einfachen Austausch dieser Baueinheit festgestellt werden, ob der Fehler bei der Entwässerung selbst zu suchen und zu finden ist.
Der Entwässerer ist vorzugsweise stabförmig gestaltet und der Wassersensor ist an einem dem Filtergehäuse zugewandten Abschnitt der Stabform sowie das Wasserablassventil an einem vom Filtergehäuse abgewandten Abschnitt der Stabform angeordnet.
Die bevorzugt stabförmige Gestaltung ergibt zusammen mit der erfindungsgemäß gewählten Anordnung von Wassersensor und Wasserablassventil eine besonders kompakt bauende Einheit. Diese Einheit kann mit sehr geringem Bedarf an Bauraum gerade in hohlzylindrischen Filterelementen, wie sie vorwiegend verwendet werden, verbaut werden.
Der Entwässerer ist ferner vorteilhaft mit einem Wasserablassventil gestaltet, das einen Ventilkörper mit einem zugeordneten Ventilsitz umfasst und bei dem der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er von außen manuell von dem Ventilsitz abhebbar ist.
Das so von außen manuell bedienbare Ventil stellt eine einfache, zugleich aber auch sehr funktionssichere und über die Lebensdauer hinweg besonders kostengünstige Art der Entwässerung bereit.
Der Ventilsitz ist bei einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Ventilöffnung gestaltet und der Ventilkörper ist von außen durch die Ventilöffnung hindurch mit einem Werkzeug vom Ventilsitz abhebbar.
Mit dieser Gestaltung braucht der Entwässerer nur eine Öffnung aufzuweisen, durch die hindurch sowohl das Ventil bedient als auch das Wasser abgelassen werden kann.
Schließlich ist die Erfindung auch speziell auf die Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Filtereinrichtung als Kraftstofffilter an einem Kraftfahrzeug gerichtet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung mit dem zugehörigen Entwässerer bei einer ersten Ventilstellung,
2 den Längsschnitt gemäß 1 bei einer zweiten Ventilstellung,
3 den Längsschnitt des Entwässerers gemäß 1 in vergrößerter Darstellung,
4 den Längsschnitt des Entwässerers gemäß 2 in vergrößerter Darstellung,
5 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung mit dem zugehörigen Entwässerer bei einer ersten Ventilstellung,
6 den Längsschnitt gemäß 5 bei einer zweiten Ventilstellung,
7 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung mit dem zugehörigen Entwässerer und
8 die Ansicht gemäß 7 unter Veranschaulichung des zugehörigen Wasserablassventils des Entwässerers.
In den 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 10 veranschaulicht, die ein hohlzylindrisches Filtergehäuse 12 mit einem darin angeordneten zylindrischen Filterelement 14 umfasst. Das Filterelement 14 dient dazu aus Kraftstoff 16, der durch die Filtereinrichtung 10 geleitet wird, Fremdstoffe und Wasser 18 abzutrennen. Das abgetrennte Wasser 18 sammelt sich aufgrund seiner vergleichsweise größeren spezifischen Dichte unterhalb des Kraftstoffs 16 am Grund des Filtergehäuses 12.
Zum Erkennen des Wasserstands innerhalb des Filtergehäuses 12 und zum Abführen des Wassers bei hohem Wasserstand ist unten am Filtergehäuse 12 ein Entwässerer 20 angeordnet. Der Entwässerer 20 umfasst ein stabförmiges, im Querschnitt kreisförmiges Entwässerergehäuse 22, dass mittels einer ringförmigen Dichtung 24 gegen das Filtergehäuse 12 abgedichtet ist.
In dem Entwässerergehäuse 22 ist an der zum Filtergehäuse 12 gewandten Endbereich ein Wassersensor 26 angeordnet. Der Wassersensor 26 ist aus zwei Kontaktstiften 28 und 30 gebildet, an denen eine Spannung so angelegt ist, dass sich zwischen ihnen ein elektrischer Stromfluss ergibt, wenn der Wasserstand im Filtergehäuse 12 so hoch ist, dass das Wasser 18 den elektrischen Strom leitet.
An dem vom Filtergehäuse 12 abgewandten Endbereich befindet sich in dem Entwässerergehäuse 22 ferner ein Wasserablassventil 32. Das Wasserablassventil 32 ist mit einem tellerförmigen Ventilkörper 34 gebildet, der von einer schraubenförmigen Ventilfeder 36 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 38 gedrängt ist. Der Ventilsitz 38 umschließt eine Ventilöffnung 40, die aus dem Inneren des Entwässerergehäuses 22 nach außen führt.
Von dort außen aus kann, insbesondere wenn der Wassersensor 26 einen entsprechend hohen Wasserstand anzeigt, ein stabförmiges Werkzeug 42 durch die Ventilöffnung 40 hindurch gegen den Ventilkörper 34 bewegt und dieser dadurch von dem Ventilsitz 38 abgehoben werden. Mit dem Abheben des Ventilkörpers 34 von dem Ventilsitz 38 wird das Wasserablassventil 32 geöffnet und Wasser 18 wird durch die Ventilöffnung 40 aus dem Inneren des Filtergehäuses 12 nach außen abgelassen (vergleiche insbesondere 3 und 4).
Die 5 und 6 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Entwässerergehäuse 22 mittels einer Rastverbindung 44 an dem Filtergehäuse 12 angekoppelt ist. Als Rastelement 46 ist an der Rastverbindung 44 gemäß 5 und 6 ein am Filtergehäuse 12 verschiebbar gelagerter Rastschieber 48 vorgesehen, der radial über Rasthaken 50 bewegt werden kann, die am Entwässerergehäuse 22 ortsfest angebracht sind und von diesem radial abstehen.
Der Rastschieber 48 kann dabei von einer Position, bei der er sich radial weit außen befindet und die Rasthaken 50 nicht umgreift, zu einer Position verschoben werden, bei der er über das Entwässerergehäuse 22 geschoben ist und die Rasthaken 50 umgreift.
Die 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Rastverbindung 44 mit zwei Rastnasen 52 am Entwässerergehäuse 22 und zwei zugeordneten Rastöffnungen 54 am Filtergehäuse 12 gestaltet ist. Die Rastnasen 52 befinden sich diametral am in diesem Bereich stabförmigen, kreiszylindrischen Entwässerergehäuse 22 und lassen sich radial nach innen bewegen, derart, dass je eine von sie als Rastelement 46 in eine zugehörige Rastöffnung 54 eintaucht und in dieser hinterhaken kann. Die derart hinterhakten Rastnasen 52 drängen das Entwässerergehäuse 22 zusammen mit der Dichtung 24 gegen das Filtergehäuse 12, um die genannte fluiddichte und dabei zwar einfach lösbare aber zugleich vibrationsfeste Verbindung zwischen dem Filtergehäuse 12 und dem Entwässerergehäuse 22 herzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10138695 A1 [0004]
DE 102005000658 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 590 [0002]

Claims

Filtereinrichtung (10) mit einem Filtergehäuse (12) und einem darin angeordneten Filterelement (14) zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser (18) aus einem durch das Filtergehäuse (12) strömendem Medium (16), und mit einem Entwässerer (20) zum Abführen des herausgefilterten Wassers (18) aus der Filtereinrichtung (10), bei der der Entwässerer (20) mittels einer Rastverbindung (44) an das Filtergehäuse (12) gekoppelt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Rastverbindung (44) mit einem Rastelement (46) gebildet ist, welches von einer ersten Position, bei der der Entwässerer (20) ortsfest an dem Filtergehäuse (12) gehalten ist, zu einer zweiten Position bewegbar ist, bei der der Entwässerer (20) von dem Filtergehäuse (12) lösbar ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Rastverbindung (44) mittels zweier Rastnasen (52) gebildet ist, die am Filtergehäuse (12) relativ zu dessen Längsachse diametral angeordnet sind.
Filtereinrichtung (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Filtergehäuse (12) und einem darin angeordneten Filterelement (14) zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser (18) aus einem durch das Filtergehäuse (12) strömendem Medium (16), und mit einem Entwässerer (20) zum Abführen des herausgefilterten Wassers (18) aus der Filtereinrichtung (10), bei der der Entwässerer (20) einen Wassersensor (26) und ein Wasserablassventil (32) umfasst.
Filtereinrichtung nach Anspruch 4, bei der der Entwässerer (20) stabförmig gestaltet ist und der Wassersensor (26) an einem dem Filtergehäuse (12) zugewandten Abschnitt der Stabform und das Wasserablassventil (32) an einem vom Filtergehäuse (12) abgewandten Abschnitt der Stabform angeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Entwässerer (20) mit einem Wasserablassventil (32) gestaltet ist, das einen Ventilkörper (34) mit einem zugeordneten Ventilsitz (38) umfasst und bei dem der Ventilkörper (34) so angeordnet ist, dass er von außen manuell von dem Ventilsitz (38) abhebbar ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, bei der der Ventilsitz (38) mit einer Ventilöffnung (40) gestaltet ist und der Ventilkörper (34) von außen durch die Ventilöffnung (40) hindurch mit einem Werkzeug vom Ventilsitz (38) abhebbar ist.
Verwendung einer Filtereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Kraftstofffilter an einem Kraftfahrzeug.