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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung zur Speicherung des Wasseranteils in einer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 196 05 433 A1 wird eine Filtereinrichtung für die Wasserabsorption in Hydraulik-Flüssigkeiten beschrieben. Die Filtereinrichtung enthält eine Filterschicht mit Wasser absorbierenden Polymeren, so genannte Superabsorber, welche in der Lage sind, ein Vielfaches ihres Volumens an Wasser aufzunehmen. Das Hydrauliköl kann dagegen die Filterschicht durchströmen. Die Filtereinrichtung ist in einem Nebenstrom des Hydraulikkreislaufs angeordnet.
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Aus der
DE 10 2009 057 478 A1 ist eine Kraftstofffiltereinrichtung bekannt, die in einem Gehäuse einen Kraftstofffilter und eine Wasserspeichereinrichtung mit einem Superabsorber als Filterschicht aufweist, welcher die Aufgabe hat, den Wasseranteil aus dem Kraftstoff herauszufiltern.
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In dem Patent
US 3 572 510 A ist eine Filtereinrichtung zum Entfernen von Wasser aus Kraftstoff mit einem organischen wasserlöslichen Harz als Filtermaterial beschrieben. Der Sättigungsgrad wird überwacht und der Fluidstrom gestoppt, wenn das Filtermaterial erreicht ist.
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Aus der Patentschrift
US 6 083 381 A ist eine Filteranordnung mit Gehäuse und Ventilanordnung zum Ablassen von Wasser aus dem Gehäuse bekannt, wobei die Ventileinrichtung zwischen einer geschlossenen Position, in welcher ein Ablass von Fluid aus dem Gehäuse über eine Ablassöffnung verhindert ist, und einer offenen Position, in welcher Fluid aus dem Gehäuse ablassbar ist, bewegbar ist. Die Ventileinrichtung weist ein Paar Anschlüsse und ein Paar Entlüftungsöffnungen auf, wobei das Ventil durch Ausrichten der Anschlüsse und Öffnungen auf einer gleitenden Dichtfläche aktivierbar ist.
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Die Patentschrift
US 5 458 767 A offenbart ein Filterelement für einen Kraftstofffilter mit einem äußeren Koaleszenzmedium und einem inneren wasserabsorbierenden Filtermedium. Wenn die Koaleszenzwirkung abnimmt und Wasser zum inneren Medium vordringt, nimmt das innere Medium das Wasser auf. Hierdurch quillt das Medium auf und beschränkt den Durchfluss des Kraftstoffs. Bei einer vorbestimmten Druckdifferenz über das innere Medium öffnet ein Bypass zum inneren Medium, so dass der Kraftstoff nur noch vom äußeren Medium gefiltert wird.
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Aus der
DE 10 2007 037 218 A1 ist eine Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zwischen dem Kraftstofftank und den Mitteln zum Einbringen des Kraftstoffs ein Adsorber mit einem Adsorbens und/oder Molekularsieb zum Entfernen von Wasser und/oder sauren Komponenten aus dem Kraftstoff angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung zur Absorption des Wasseranteils in einer Flüssigkeit so auszubilden, dass die Funktionstüchtigkeit in einem weiten Betriebsbereich gewährleistet ist. Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung soll mit einfachen Maßnahmen der aktuelle Sättigungsgrad der Filtereinrichtung feststellbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung wird zur Absorption des Wasseranteils in einer Flüssigkeit eingesetzt, beispielsweise des Wasseranteils im Kraftstoff, vorzugsweise einem Dieselkraftstoff, ggf. auch einem Ottokraftstoff für eine Brennkraftmaschine. Die Filtereinrichtung kann auch zur Wasserabsorption in Hydraulikflüssigkeiten verwendet werden.
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Die Filtereinrichtung weist in einem Gehäuse ein Absorptionsmaterial zur Absorption von Wasser auf. Derartige Absorptionsmaterialien sind unter dem Begriff Superabsorber bekannt und bestehen beispielsweise aus hydrophilen Polymerfasern, die Wasser aufnehmen und hierbei aufquellen, wobei üblicherweise ein Mehrfaches des Volumens des Absorptionsmaterials an Wasser absorbiert werden kann. Mit der Absorption des Wassers polymerisiert das Material und schließt hierbei das Wasser ein. Die hydrophilen Fasern können ggf. in einem Trägervlies eingebettet sein.
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Das Absorptionsmaterial ist in einem Käfig aufgenommen, der in das Gehäuse der Filtereinrichtung eingesetzt ist. Der Außendurchmesser des Käfigs ist kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses, so dass zwischen dem Käfig und der Gehäuseinnenwand ein ringförmiger Strömungsraum gebildet ist, über den das Absorptionsmaterial angeströmt wird. Für den Fall, dass ein zentrisches Mittelrohr als Bypass in der Filtereinrichtung angeordnet ist, erfolgt die Durchströmung des Absorptionsmaterials zumindest annähernd in Radialrichtung von außen nach innen. Grundsätzlich möglich sind aber auch Ausführungen ohne einen Bypass bzw. ohne zentrisches Mittelrohr; in diesem Fall wird das Absorptionsmaterial zwar über den Strömungsraum zwischen Gehäuseinnenwand und Außenseite des Absorptionsmaterials in Radialrichtung angeströmt, jedoch erfolgt die Ableitung axial über die Stirnseite des Absorptionsmaterials.
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Einen ringförmigen Strömungsraum zwischen der Gehäuseinnenwand und dem Käfig vorzusehen, welcher das Absorptionsmaterial aufnimmt, hat den Vorteil, dass ein Sicherheitspuffer gebildet ist, falls bei Frosttemperaturen das abgeschiedene Wasser gefriert. Über den Sicherheitspuffer ist gewährleistet, dass das durch das Gefrieren sich vergrößernde Volumen im Strömungsraum aufgenommen und das umschließende Gehäuse nicht beschädigt wird.
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Zur Sichtbarmachung des aktuellen Sättigungsgrades des Absorptionsmaterials kann der Käfig zumindest zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Außendurchmesser aufweisen, wobei je nach Sättigungsgrad das Absorptionsmaterial durch Aufquellen zunächst im Abschnitt kleineren Durchmessers durch die Öffnungen in der Käfigwandung hindurchtritt und erst anschließend, bei Erreichen eines höheren Sättigungsgrades, das Absorptionsmaterial auch im Bereich des größeren Käfigdurchmessers durch die Öffnungen in der Käfigwandung radial nach außen tritt. Der Durchtritt durch die Käfigwandung kann in den verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichem Außendurchmesser registriert werden, entweder über Sensoren oder auf optische Weise, indem beispielsweise in die Wandung des Gehäuses der Filtereinrichtung mindestens ein Sichtfenster eingebracht ist, durch das von außen auf den Käfig geblickt werden kann. Das Sichtfenster ist entweder als eine Ausnehmung in der Wandung des Gehäuses ausgeführt oder besteht aus einem durchsichtigen Material. Dies erlaubt es, auf einfache Weise den aktuellen Sättigungsgrad des Absorptionsmaterials festzustellen und ggf. das Absorptionsmaterial auszutauschen.
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Der Käfig kann von einem Mantelvlies ummantelt sein, das zweckmäßigerweise aus einem hochaktiven Material besteht und in der Lage ist, verhältnismäßig viel Wasser aufzunehmen. Dem Mantelvlies kommt eine Vorspeicherfunktion zu, indem das im Mantelvlies gespeicherte Wasser nach und nach an das Absorptionsmaterial abgegeben wird.
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Auf der Abströmseite des Absorptionsmaterials kann ein Schutzvlies angeordnet sein, um lose Fasern des Absorptionsmaterials zurückzuhalten und zu verhindern, dass derartige Fasern in der gereinigten Flüssigkeit mitgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus zwei symmetrischen Gehäuseteilen zusammengesetzt ist. Das Gehäuse ist vorzugsweise zylindrisch oder zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet, so dass die beiden symmetrischen Gehäuseteile jeweils topfförmig ausgeführt sind und mit ihren freien Stirnseiten aneinanderzufügen sind. Ggf. ist auch das Absorptionsmaterial einschließlich des Käfigs zweiteilig ausgeführt. In Betracht kommt auch eine einteilige Ausführung des Absorptionsmaterials, beispielsweise als Hohlzylinder, und eine zweiteilige Ausführung des Käfigs sowie des Gehäuses.
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In das Gehäuse der Filtereinrichtung ist ein Bypass eingebracht, über den die herangeführte Flüssigkeit, welche den Wasseranteil aufweist, das Absorptionsmaterial umgehen kann. Dies erweitert signifikant das Einsatzspektrum und die Verfahrensmöglichkeiten der Filtereinrichtung zur Wasserabsorption. So ist es beispielsweise möglich, das gesättigte Absorptionsmaterial über den Bypass zu umgehen, wodurch der Strömungswiderstand der vom Wasseranteil zu reinigenden Flüssigkeit in der Filtereinrichtung erheblich reduziert wird. Bei gesättigtem Absorptionsmaterial muss die herangeführte Flüssigkeit nicht mehr den Weg durch das Absorptionsmaterial nehmen, sondern kann unter Umgehung des Absorptionsmaterials über den Bypass abströmen. Druckverluste werden hierdurch vermieden.
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Die Filtereinrichtung befindet sich vorzugsweise im Hauptstrom der vom Wasseranteil zu reinigenden Flüssigkeit zu einem Aggregat, in welchem die Flüssigkeit weiterverarbeitet wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anordnung der Filtereinrichtung in einem Nebenstrom, beispielsweise in der Rückführung zwischen dem Hauptstrom und einem Flüssigkeitsbehälter wie zum Beispiel einem Kraftstofftank.
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Es kommen sowohl passive als auch aktive Ausführungen von Drosseln bzw. Ventilen in der Filtereinrichtung in Betracht. Bei passiven Ausführungen wird auf eine aktive Verstellung eines Schaltglieds des Ventils verzichtet. Bei erfindungsgemäßen aktiven Ausführungen wird das Schaltglied des Ventils durch externe Energiezufuhr verstellt, wobei die Einstellung ggf. über Signale einer Regel- bzw. Steuereinrichtung im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises erfolgen kann. Möglich sind aber auch aktive Ausführung ohne Regel- bzw. Steuereinrichtung, bei denen allein durch Veränderungen innerhalb der Filtereinrichtung eine Verstellung des Schaltglieds des Ventils erfolgt, beispielsweise durch das Aufquellen des Absorptionsmaterials bei zunehmendem Sättigungsgrad.
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Bei einer nicht erfindungsgemäßen passiven Ausführung ohne verstellbares Strömungsventil strömt das herangeführte Fluid auf Grund des erhöhten Strömungswiderstandes bei Sättigung des Absorptionsmaterials automatisch über den Bypass, der einen geringeren Strömungswiderstand als das gesättigte, jedoch einen höheren Strömungswiderstand als das ungesättigte Absorptionsmaterial besitzt. Beispielsweise sitzt im Bypass oder in der Anströmung des Bypass eine Drosseleinrichtung zur Erhöhung des Strömungswiderstands.
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Es kann im Gehäuse der Filtereinrichtung eine gemeinsame Zuströmöffnung für die Zufuhr des Fluids mit Wasseranteil vorgesehen und sowohl der Bypass als auch die Anströmseite des Absorptionsmaterials mit der Zuströmöffnung verbunden sein. Möglich ist auch eine Ausführung, bei der das Fluid über die Zuströmöffnung im Gehäuse zunächst zur Anströmseite des Absorptionsmaterials strömt und von dort aus in Richtung Bypass weitergeleitet wird, falls auf Grund der Sättigung der Strömungswiderstand durch das Absorptionsmaterial zu groß wird.
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Bei der erfindungsgemäßen aktiven Ausführung ist dagegen ein verstellbares Strömungsventil vorgesehen, welches stromab der Zuströmöffnung im Gehäuse angeordnet ist und über das der Strömungsweg beeinflusst wird. Das Strömungsventil ist beispielsweise als ein Thermoventil ausgebildet, das mit dem Erreichen einer Schalttemperatur zwischen Öffnungs- und Schließstellung geschaltet wird, oder als ein zeitabhängiges Schaltventil, das nach Ablauf einer definierten Zeitperiode zwischen Öffnungs- und Schließposition geschaltet wird. Damit ist es beispielsweise möglich, nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine zunächst den Bypass offen zu halten und zumindest den größeren Teil des herangeführten Fluids unter Umgehung des Absorptionsmaterials durch den Bypass zu leiten. Erst nach einer definierten Zeitspanne bzw. bei einer höheren Temperatur des Fluids wird das Strömungsventil aus der Öffnungs- in die Schließstellung versetzt und der Bypass geschlossen, so dass das Fluid durch das Absorptionsmaterial strömt und der Wasseranteil im Absorptionsmaterial aufgenommen werden kann.
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Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein Strömungsventil zum Umschalten des Strömungswegs vom Absorptionsmaterial zum Bypass vorgesehen, welches in Abhängigkeit des Befüllungsgrades des Absorptionsmaterials schaltet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bei erreichter Sättigung des Absorptionsmaterials der Strömungsweg über den Bypass geöffnet und das Fluid unter Umgehung des Absorptionsmaterials über den Bypass abgeleitet wird. Der Sättigungsgrad des Absorptionsmaterials kann auf verschiedene Weise festgestellt werden, wobei grundsätzlich eine Detektion auf mechanischem, thermischem, elektrischem, optischem oder sonstigem Wege in Betracht kommt. So ist es beispielsweise möglich, dass das Quellverhalten des Absorptionsmaterials zum Schalten des Schaltglieds des Strömungsventils herangezogen wird, um das Strömungsventil in eine den Bypass freigebende Position zu verstellen. Beispielsweise kann das Schaltglied des Strömungsventils mit dem Erreichen eines definierten Sättigungsgrades von dem aufquellenden Absorptionsmaterial so geschaltet werden, dass der Bypass freigegeben ist und die Flüssigkeit unter Umgehung des Absorptionsmaterials über den Bypass abströmt. Bevor der Sättigungsgrad erreicht ist, steht dagegen das Strömungsventil in einer Position, in der der Bypass versperrt ist, so dass das Fluid den Weg durch das Absorptionsmaterial nehmen muss.
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Ggf. kann ein erstes Schaltventil, beispielsweise ein Thermo- oder Zeitschaltventil, mit einem zweiten Schaltventil gekoppelt werden, welches bei Erreichen des Sättigungsgrades des Absorptionsmaterials geschaltet wird. Damit ist es beispielsweise möglich, dass bei tiefen Temperaturen zunächst der Bypass freigegeben ist, der erst nach einer gewissen Zeit bzw. bei ansteigenden Temperaturen geschlossen wird, so dass daraufhin das Fluid über das Absorptionsmaterial strömt. Mit dem Erreichen des Sättigungsgrads wird der Bypass wieder geöffnet, so dass das Fluid unter Umgehung des Absorptionsmaterials über den Bypass abströmt. Das erste und das zweite Strömungsventil können funktional gekoppelt sein, indem das in Abhängigkeit des Sättigungsgrades schaltbare, zweite Strömungsventil auch das erste Strömungsventil beeinflusst und dieses beispielsweise mit Erreichen des Sättigungsgrades öffnet, um den Bypass freizugeben.
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Der Bypass ist beispielsweise als ein Mittelrohr ausgeführt, das mittig durch das Gehäuse sowie durch das Absorptionsmaterial geführt ist. Dem Mittelrohr kann ggf. eine Drosseleinrichtung, insbesondere in Form eines passiven Drosselelementes zugeordnet sein, um sicherzustellen, dass ein Mindestanteil des vom Wasseranteil zu befreienden Fluids über das nicht-gesättigte Absorptionsmaterial strömt und erst nach dem Erreichen des Sättigungsgrades das Fluid den Weg über die Drossel und den Bypass nimmt.
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Das Mittelrohr kann eine Wandung mit Strömungsöffnungen aufweisen, an denen die Reinseite des Absorptionsmaterials anliegt. Das Absorptionsmaterial wird in dieser Ausführung radial von außen nach innen durchströmt, wobei die radiale Außenseite die Rohseite und die radiale Innenseite die Reinseite des Absorptionsmaterials bildet. An der Reinseite grenzt das Absorptionsmaterial an das Mittelrohr an, wobei das vom Wasseranteil befreite Fluid über die Strömungsöffnungen in der Wandung des Mittelrohrs in den Bypass eintreten kann und axial über den Bypass abgeleitet werden kann.
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Bei einem Einsatz der Filtereinrichtung zur Filtration des Kraftstoffs, welcher einer Brennkraftmaschine zuzuführen ist, ist die Filtereinrichtung vorteilhafterweise stromauf einer Hochdruckpumpe im Kraftstoffzufuhrsystem einer Brennkraftmaschine angeordnet. Die Filtereinrichtung befindet sich somit auf der Niederdruckseite der Hochdruckpumpe. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anordnung auf der Hochdruckseite der Hochdruckpumpe.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzufuhrsystems einer Brennkraftmaschine, mit einer Filtereinrichtung zur Speicherung des Wasseranteils im Kraftstoff, wobei die Filtereinrichtung stromauf einer Hochdruckpumpe angeordnet ist,
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2 in Explosionsdarstellung die Filtereinrichtung zur Absorption des Wasseranteils im Kraftstoff, mit einem hohlzylindrischen Filterelement aus Absorptionsmaterial, einem zweiteiligen, das Absorptionsmaterial aufnehmenden Käfig und einem zweiteiligen Gehäuse,
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3 die Filtereinrichtung in montierter Darstellung,
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4 einen Schnitt längs durch die Filtereinrichtung,
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5 die Filtereinrichtung im Teilschnitt mit eingezeichneten Strömungswegen,
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6 eine Filtereinrichtung zur Absorption des Wasseranteils in einer weiteren Ausführung,
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7 das Gehäuse der Filtereinrichtung gemäß 6 in vergrößerter Darstellung,
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8 eine schematische Darstellung aus dem Randbereich des Käfigs mit dem darin aufgenommenen Absorptionsmaterial und dem umschließenden Gehäuse,
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9 eine ähnliche Darstellung wie 8, jedoch mit dem Gehäuse in einer weiteren Ausführung,
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10 eine Filtereinrichtung mit einem ersten Strömungsventil und einem zweiten Strömungsventil in einem als Mittelrohr ausgeführten Bypass.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein Kraftstoffzufuhrsystem 1 zur Zufuhr von Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine dargestellt, insbesondere für die Zufuhr von Dieselkraftstoff. Der Kraftstoff wird über Injektoren 2 in die Brennkammern der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei die Injektoren 2 den Kraftstoff von einem Hochdruck-Verteilerrohr 3 beziehen. Der Kraftstoff stammt aus einem Kraftstofftank 4 und wird vom Kraftstofftank 4 über einen Kraftstofffilter 5, eine Förderpumpe 6, ein Druckregelventil 7 sowie eine Hochdruckpumpe 8 in das Verteilerrohr 3 gefördert. In den Kraftstofffilter 5 kann eine Wasservorabscheidung integriert sein, um eine Vorabscheidung des Wasseranteils im Kraftstoff durchzuführen.
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Des Weiteren weist das Kraftstoffzufuhrsystem 1 einen Kraftstofftemperatursensor 9 zwischen der Förderpumpe 6 und dem Druckregelventil 7 auf, einen Drucksensor 10 zwischen der Hochdruckpumpe 8 und dem Verteilerrohr 3 sowie einen Druckbegrenzer in einer Rückführleitung 12 zwischen dem Verteilerrohr 3 und dem Kraftstofftank 4. Dem Kraftstoffzufuhrsystem 1 ist außerdem eine Regel- bzw. Steuereinheit 13 zugeordnet, welche Informationen und Signale von den Sensoren bzw. den einstellbaren Aggregaten empfängt und Stellsignale zum Einstellen der Aggregate erzeugt.
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In das Kraftstoffzufuhrsystem 1 ist außerdem eine Filtereinrichtung 14 zur Absorption des Wasseranteils im Kraftstoff angeordnet. Die Filtereinrichtung 14 befindet sich im Hauptstrom des Kraftstoffes zwischen dem Kraftstofffilter 5 und der Förderpumpe 6. Alternativ kann die Filtereinrichtung 14' auch stromab der Förderpumpe 6 angeordnet sein. Auch kommt eine Anordnung im Nebenstrom in Betracht, beispielsweise in einer Saugleitung, die stromauf der Förderpumpe 6 verzweigt und in den Kraftstofftank 4 mündet (Filtereinrichtung 14'') oder einer Rückführleitung, die stromab der Förderpumpe 6 verzweigt und in den Kraftstofftank 4 mündet (Filtereinrichtung 14''').
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Wie den 2 und 3 zu entnehmen, weist die Filtereinrichtung 14 als Filterelement ein Absorptionsmaterial 15 in Hohlzylinderform auf, das in einem Käfig 16 aufgenommen ist, wobei der Käfig 16 einschließlich des Absorptionsmaterials 15 in ein Gehäuse 17 eingesetzt ist. Der Käfig 16 kann zweigeteilt sein, ebenso das Gehäuse 17. Die Teilung des Käfigs 16 sowie des Gehäuses 17 erfolgt symmetrisch, so dass die jeweiligen Teile zueinander gleich aufgebaut sind und mit gleichen Werkzeugen hergestellt werden können. Die Durchströmung der Filtereinrichtung 14 erfolgt in der in den 3 und 4 dargestellten Weise in Achsrichtung.
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Wie den 3 bis 5 zu entnehmehn, ist der Außendurchmesser des Käfigs 16 kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 17, so dass zwischen der Außenseite des Käfigs 16 und der Gehäuseinnenseite ein ringförmiger Strömungsraum 18 gebildet ist. Das Absorptionsmaterial 15 wird, wie 5 zu entnehmen, radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt, so dass die radiale Außenseite des Absorptionsmaterials 15 die Reinseite bildet.
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Wie 4 und 5 zu entnehmen, ist in das hohlzylindrische Absorptionsmaterial 15 ein zentrisches, sich in Achsrichtung erstreckendes Mittelrohr 19 eingebracht, welches einen Bypass zum Absorptionsmaterial 15 bildet. In die Wandung des Mittelrohrs 19 ist eine Vielzahl von Strömungsöffnungen eingebracht, über die das im Absorptionsmaterial 15 gereinigte Fluid in das Mittelrohr 19 einströmen kann. Somit bildet die radiale Innenseite des Absorptionsmaterials 15 die Reinseite, die unmittelbar an dem Mittelrohr 19 anliegt.
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Die gesamte Filtereinrichtung 14 wird axial von dem zu reinigenden Fluid durchströmt. Die Zufuhr des Fluids in das Gehäuse 17 erfolgt über einen Zulaufstutzen 20, die Ableitung des gereinigten Fluids ohne bzw. mit reduziertem Wasseranteil über den Ablaufstutzen 21. In der von den Ansprüchen nicht umfassten dargestellten Ausgestaltung der Regulierung des Durchflusses durch den Bypass weist das Mittelrohr 19 im Bereich seiner dem Zulaufstutzen 20 benachbarten Stirnseite ein Strömungsventil 22 auf, welches zwischen einer das Mittelrohr 19 versperrenden Schließposition und einer freigebenden Öffnungsposition verstellbar ist. Die Verstellung des Strömungsventils 22 erfolgt insbesondere in Abhängigkeit des Sättigungsgrades des Absorptionsmaterials 15. Hierfür kann, wie in 5 andeutungsweise dargestellt, eine Sensoreinrichtung 23 in die Filtereinrichtung 14 integriert sein, über die der Sättigungszustand des Absorptionsmaterials 15 detektierbar ist. Die Messung des Sättigungsgrades des Absorptionsmaterials 15 erfolgt beispielsweise auf elektrischem oder optischem Wege.
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Solange das Absorptionsmaterial 15 noch nicht gesättigt ist, steht das Strömungsventil 22 in Schließstellung und ist demzufolge der Bypass durch das Mittelrohr 19 verschlossen. Das über den Zulaufstutzen 20 herangeführte Fluid strömt in den ringförmigen Strömungsraum 18 zwischen der Außenseite des Käfigs 16 und der Innenwand des umschließenden Gehäuses 17 und strömt über die axiale Länge des Absorptionsmaterials 15 gesehen radial durch die Öffnungen in der Käfigwandung von außen nach innen. Der Wasseranteil im Fluid wird im Absorptionsmaterial 15 absorbiert. Das vom Wasseranteil gereinigte Fluid strömt radial in das Mittelrohr 19 ein und verlässt in Achsrichtung das Gehäuse über den Ablaufstutzen 21.
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Wie 5 des Weiteren zu entnehmen, weist das Gehäuse 17 der Filterienrichtung 14 benachbart zur axialen Mitte drei unterschiedliche Durchmesser 17a, 17b und 17c auf, die zueinander axial benachbart verlaufen. Die Durchmesser unterscheiden sich sowohl hinsichtlich des Innendurchmessers optional auch des Außendurchmessers voneinander. Der Außendurchmesser des Käfigs 16 ändert sich dagegen in Achsrichtung nicht bzw. nur geringfügig. Dadurch weist der ringförmige Strömungsraum 18 zwischen dem Käfig 16 und der Innenwand des Gehäuses 17 im Bereich der Abschnitte 17a, 17b und 17c eine unterschiedlich große radiale Erstreckung auf, in die hinein sich das mit zunehmendem Sättigungsgrad aufquellende Absorptionsmaterial radial ausdehnen kann. Die unterschiedlich starke radiale Ausdehnung hängt vom Sättigungsgrad des Absorptionsmaterials ab und kann von außen festgestellt werden. Hierzu ist die Wandung des Gehäuses 17 im Bereich der Abschnitte 17a, 17b, 17c mit unterschiedlichem Durchmesser mit einem Sichtfenster versehen, das es ermöglicht, die aktuelle radiale Ausdehnung des Absorptionsmaterials von außen optisch zu erkennen. Das Sichtfenster ist entweder als ein Abschnitt des Gehäuses aus durchsichtigem Material ausgebildet oder in Form einer Ausnehmung, die in die Gehäusewandung eingebracht ist.
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Jedem Abschnitt 17a, 17b, 17c kann ein definierter, unterschiedlich hoher Sättigungsgrad zugeordnet sein, beispielsweise dem Abschnitt 17a kleinsten Durchmessers ein Sättigungsgrad von 25%, dem Abschnitt 17b mit mittleren Durchmesser ein Sättigungsgrad von 50% und dem Abschnitt 17c mit größtem Durchmesser ein Sättigungsgrad von 100%. Liegt das Absorptionsmaterial an der Innenwand eines der Abschnitte 17a, 17b, 17c an, kann somit über eine Sichtkontrolle der aktuelle Sättigungsgrad festgestellt werden.
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In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Filtereinrichtung 14 dargestellt. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse 17 der Filtereinrichtung 14 nicht symmetrisch ausgebildet. Vielmehr weist das Gehäuse 17 ein Hauptgehäuse auf, welches das Absorptionsmaterial 15 vollständig aufnimmt, sowie einen Gehäusedeckel 17a, der auf das Gehäuse 17 aufsetzbar und mit diesem zu verbinden ist. Der Zulaufstutzen 20 ist einteilig mit dem Gehäuse 17, der Ablaufstutzen 21 einteilig mit dem Gehäusedeckel 17a ausgebildet.
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Den 6 und 7 ist des Weiteren zu entnehmen, dass in das Gehäuse 17 in Längsrichtung verlaufende, schlitzförmige Ausnehmungen 24 eingebracht sind, die ein Sichtfenster bilden, um von außen feststellen zu können, ob das Absorptionsmaterial 15 aufgequollen ist, was als Maßstab für den Sättigungsgrad dient. Über den Umfang verteilt sind mehrere, schlitzförmige Ausnehmungen 24 in die Wandung des Gehäuses 17 eingebracht.
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In den 8 und 9 sind weitere Ausführungsbeispiele für unterschiedlich ausgebildete Gehäuse 17 dargestellt. Gemäß 8 weist das Gehäuse 17 eine Wellenstruktur auf mit über den Umfang verteilt angeordneten, radial sich nach außen erhebenden Wellenhügeln 17c, zwischen denen Wellentäler 17a liegen, wobei die Wellentäler 17a über Verbindungsabschnitts 17b mit den Wellenhügeln 17c verbunden sind. Die Abschnitte 17a, 17b und 17c weisen jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser auf, so dass auch der ringförmige Strömungsraum 18 zwischen dem Gehäuse 17 und dem innen liegenden Käfig 16 eine unterschiedlich große radiale Erstreckung besitzt, in die hinein sich das aufquellende Absorptionsmaterial erstrecken kann. Über eine Sichtkontrolle, beispielsweise durch ein Sichtfenster aus durchsichtigem Material, kann somit je nach Anlage des aufquellenden Absorptionsmaterials an der Innenwand des Gehäuses 17 der aktuelle Sättigungsgrad festgestellt werden.
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Im Ausführungbeispiel gemäß 9 weist das Gehäuse 17 ebenfalls eine wellenförmige Struktur auf, jedoch ohne ausgeprägte, radial sich nach außen erstreckende Wellenhügel. Vielmehr ist gemäß 9 eine radial sich nach innen erstreckende Einbuchtung 17a in die Wandung des Gehäuses 17 eingebracht, wobei zwischen zwei Einbuchtungen 17a ein radial weiter außen liegender Schnitt 17b verläuft.
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In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung 14 zur Absorption des Wasseranteils mit einer erfindungsgemäßen Regulierung des Durchflusses durch den Bypass dargestellt. Die Filtereinrichtung 14 ist mit einem ersten Strömungsventil 25 (weiteres Schaltventil laut Ansprüchen) und einem zweiten Strömungsventil 27 (einstellbares Ventil laut Ansprüchen) versehen, die jeweils an der Anströmseite des Mittelrohrs 19 angeordnet sind. Bei dem ersten Strömungsventil 25 handelt es sich um ein Thermoventil, das bei niedrigen Temperaturen zum Start der Brennkraftmaschine offensteht und mit dem Erreichen einer Grenztemperatur in Schließstellung versetzt wird, so dass bei niedrigen Temperaturen der Bypass über das Mittelrohr 19 geöffnet ist und erst mit dem Erreichen der Grenztemperatur der Bypass geschlossen und das Absorptionsmaterial 15 durchströmt wird. Bei geöffnetem Thermoventil 25 erfolgt die Durchströmung des Mittelrohrs 19 gemäß Pfeilrichtung 26.
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Das zweite Strömungsventil 27 im Mittelrohr 19 wird von dem quellenden Absorptionsmaterial 15 gesteuert. Das zweite Strömungsventil 27 steht im nicht-gesättigten Zustand des Absorptionsmaterials 15 in Schließposition, so dass über das zweite Strömungsventil 27 keine Abströmung über den Bypass 19 unter Umgehung des Absorptionsmaterials 15 möglich ist. Erst wenn der Sättigungsgrad des Absorptionsmaterials 15 erreicht ist, beginnt das Absorptionsmaterial zu quellen, wodurch das Stellglied des Strömungsventils 27 in Öffnungsstellung versetzt und der Strömungsweg axial durch das Mittelrohr 19 freigegeben wird. Damit kann unabhängig vom aktuellen Zustand des Thermoventils 25 ein Strömungsweg gemäß Pfeil 28 durch das Mittelrohr 19 freigegeben werden.
