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Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Filtereinrichtung ist aus der
DE 198 47 999 A1 bekannt. Die Filtereinrichtung dient zum Filtern von Kraftstoff einer Verbrennungskraftmaschine und umfasst wenigstens ein Filterelement, mittels welchem der das Filterelement von einer Schmutzseite zu einer Sauberseite des Filterelements durchströmende Kraftstoff zu filtern und Wasser aus dem Kraftstoff abscheidbar ist.
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Die Filtereinrichtung umfasst auch wenigstens ein Sammelbehältnis, welches einen Aufnahmeraum aufweist. Das Sammelbehältnis bzw. dessen Aufnahmeraum dient zum Sammeln des abgeschiedenen Wassers.
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Ferner ist zumindest ein erstes Leitungselement vorgesehen, über welches dem Filterelement auf seiner Schmutzseite Kraftstoff zuführbar ist. Die Filtereinrichtung umfasst auch zumindest ein zweites Leitungselement, über welches das abgeschiedene Wasser aus dem Aufnahmeraum abführbar ist.
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Es hat sich gezeigt, dass das Fördern des abgeschiedenen Wassers aus dem Aufnahmeraum sowie das Befüllen und unter Druck setzen des Filterelements mit Kraftstoff, beispielsweise nach einem Austausch des Filterelements, nur auf sehr aufwändige Weise durchgeführt werden können.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Filtereinrichtung eine vereinfachte Bedienbarkeit insbesondere beim Abführen des abgeschiedenen Wassers aus dem Aufnahmeraum und bei dem Unter-Druck-setzen des Filterelements aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Zur Realisierung einer vereinfachten Bedienbarkeit, insbesondere bei einer Wartung der Filtereinrichtung, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leitungselemente an wenigstens einer Verbindungsstelle fluidisch miteinander verbunden sind. Ferner ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, mittels welcher das erste Leitungselement in einer ersten Strömungsrichtung von der Verbindungsstelle zur Schmutzseite fluidisch freigebbar und in einer dazu umgekehrten, zweiten Strömungsrichtung fluidisch versperrbar ist. Mittels der Ventileinrichtung ist das zweite Leitungselement in einer dritten Strömungsrichtung von der Verbindungsstelle zum Aufnahmeraum fluidisch versperrbar und in einer dazu umgekehrten, vierten Strömungsrichtung fluidisch freigebbar.
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Dadurch ist es bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung möglich, über die eine Verbindungsstelle sowohl das abgeschiedene Wasser aus dem Aufnahmeraum abzuführen als auch das Filterelement mit Kraftstoff zu befüllen und unter Druck zu setzen bzw. mit Druck zu beaufschlagen. Dies wird beispielsweise im Rahmen einer Wartung der Filtereinrichtung durchgeführt, bei welcher das Filterelement ausgetauscht und anschließend mit Kraftstoff und Druck beaufschlagt wird.
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Beim Abführen des abgeschiedenen Wassers aus dem Aufnahmeraum über die Verbindungsstelle vermeidet die Ventileinrichtung, dass Kraftstoff von der Schmutzseite des Filterelements zur Verbindungsstelle strömt. Es kann lediglich das abgeschiedene Wasser aus dem Aufnahmeraum zur Verbindungsstelle strömen. Ebenfalls verhindert die Ventileinrichtung beim Befüllen des Filterelements mit Kraftstoff auf der Schmutzseite, dass der Kraftstoff, mit welchem das Filterelement auf seiner Schmutzseite beaufschlagt wird, in den Aufnahmeraum strömt.
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Bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung kann somit die Anzahl an Anschlüssen und Leitungselementen besonders gering gehalten werden, woraus geringe Kosten der Filtereinrichtung resultieren.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ventileinrichtung ein dem ersten Leitungselement zugeordnetes, erstes Ventilelement und ein dem zweiten Leitungselement zugeordnetes, zweites Ventilelement. Dadurch ist ein besonders vorteilhafter Aufbau der Ventileinrichtung geschaffen, welcher eine zeit- und kostengünstige Wartung und Reparatur ermöglicht. Dabei ist es möglich, die Ventilelemente einzeln auszutauschen.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilelemente als Rückschlagventile ausgebildet. Dadurch erfolgt das Freigeben und Versperren der Leitungselemente automatisch bzw. selbsttätig, je nachdem, ob abgeschiedenes Wasser vom Aufnahmeraum zur Verbindungsstelle strömt bzw. gefördert wird oder ob Kraftstoff von der Verbindungsstelle zur Schmutzseite strömt bzw. gefördert wird.
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Wird beispielsweise zum Abführen des abgeschiedenen Wassers aus dem Aufnahmeraum gegenüber dem Aufnahmeraum ein Unterdruck an der Verbindungsstelle angelegt, so dass das abgeschiedene Wasser aus dem Aufnahmeraum zur Verbindungsstelle gesaugt wird, so versperrt das erste Rückschlagventil des ersten Leitungselements das erste Leitungselement automatisch und das zweite Rückschlagventil des zweiten Leitungselement gibt das zweite Leitungselement automatisch frei.
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Wird an der Verbindungsstelle gegenüber der Schmutzseite des Filterelements ein Überdruck angelegt, um dadurch Kraftstoff von der Verbindungsstelle zum Filterelement bzw. dessen Schmutzseite zu fördern, so versperrt das zweite Rückschlagventil des zweiten Leitungselements das zweite Leitungselement automatisch, während das erste Rückschlagventil des ersten Leitungselements das erste Leitungselement automatisch freigibt. Dadurch ist ein sicheres Abführen des abgeschiedenen Wassers bzw. Zuführen des Kraftstoffs realisiert, ohne dass es zu Fehlströmungen kommt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sammelbehältnis auf der Sauberseite des Filterelements angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Sammelbehältnis bzw. sein Aufnahmeraum stromab des Filterelements auf der Sauberseite angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bedienbarkeit der Filtereinrichtung infolge einer einfachen Austauschbarkeit bzw. Wechselbarkeit des Filterelements, ohne dass es zu einem Austreten von Kraftstoff aus der Filtereinrichtung kommt.
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Ferner birgt die erfindungsgemäße Filtereinrichtung dabei den Vorteil, dass kein mittels des Filterelements ungefilterter Kraftstoff, welcher in seinem ungefilterten Zustand schädlich für die Verbrennungskraftmaschine sein kann, auf die Sauberseite des Filterelements gelangen kann. Diese vorteilhaften Funktionen der Filtereinrichtung sind dabei auf einfache und unaufwändige Weise realisiert.
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Eine sehr einfache Bedienbarkeit der Filtereinrichtung ist insbesondere dann geschaffen, wenn an der Verbindungsstelle ein Anschlusselement vorgesehen ist, über welches an die Leitungselemente eine Fördereinrichtung anschließbar ist, mittels welcher das abgeschiedene Wasser in einem Saugbetrieb der Fördereinrichtung in der vierten Strömungsrichtung aus dem Aufnahmeraum und Kraftstoff in einem Pumpbetrieb der Fördereinrichtung in der ersten Strömungsrichtung zur Schmutzseite förderbar ist. Dadurch kann auf einfache Weise das abgeschiedene Wasser aus dem Aufnahmeraum gefördert sowie das Filterelement mit Kraftstoff und mit Druck beaufschlagt werden.
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Ist die Verbindungsstelle durch ein Anschlussstück gebildet, mit welchem die Leitungselemente fluidisch verbunden sind, so weist die Filtereinrichtung einen vorteilhaften und modularen Aufbau auf. Dies kommt ihrer Reparaturfähigkeit sowie ihrer Wartungsfähigkeit zugute.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Filterelement in einem Filtergehäuse der Filtereinrichtung aufgenommen, wobei das Anschlussstück außerhalb des Filtergehäuses angeordnet, insbesondere an dem Filtergehäuse gehalten, ist. Dadurch weist die erfindungsgemäße Filtereinrichtung einen nur sehr geringen Bauraumbedarf auf.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Prinzipdarstellung einer Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher über lediglich eine Verbindungsstelle, an welcher zwei Leitungselemente fluidisch verbunden sind, mittels eines Filterelements der Filtereinrichtung abgeschiedenes Wasser aus einem Aufnahmeraum abführbar und Kraftstoff zu dem Filterelement förderbar ist, wobei beim Abführen des abgeschiedenen Wassers ein Strömen des abgeschiedenen Wassers zu dem Filterelement verhindert ist und wobei beim Fördern des Kraftstoffs zum Filterelement ein Strömen des Kraftstoffs zum Aufnahmeraum verhindert ist;
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2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens mit der Filtereinrichtung gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Filtereinrichtung gemäß 1;
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4 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der Filtereinrichtung gemäß 3; und
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5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Filtereinrichtung gemäß 3 und 4.
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1 zeigt eine Filtereinrichtung 10 einer in 1 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und dient zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Dieselmotor ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine kann jedoch auch als Ottomotor oder anderweitige Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein.
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Zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine wird diese mit einem flüssigen Kraftstoff versorgt. Zum Speichern des Kraftstoffs ist ein Tank vorgesehen. Der Kraftstoff wird mittels wenigstens einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Kraftstoffpumpe, aus dem Tank entnommen und einer Einspritzeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. In Strömungsrichtung des Kraftstoffes von dem Tank zur Einspritzeinrichtung ist zwischen dem Tank und der Einspritzeinrichtung die Filtereinrichtung 10 angeordnet. Die Filtereinrichtung filtert beispielsweise kleine Partikel aus dem Kraftstoff, um so ein Verstopfen der Einspritzeinrichtung zu vermeiden. Dies bedeutet, dass der Kraftstoff mittels der Fördereinrichtung zunächst zu der Filtereinrichtung 10 gemäß einem Richtungspfeil 12 gefördert wird.
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Die Filtereinrichtung 10 umfasst ein Filterelement 14, welches in einem Filtergehäuse 16 angeordnet ist. Der Kraftstoff wird dem Filterelement 14 auf einer sogenannten Schmutzseite 18 des Filterelements 14 zugeführt. Der Kraftstoff durchströmt das Filterelement 14 von der Schmutzseite 18 zu einer sogenannten Sauberseite 20 des Filterelements. Infolge des Strömens des Kraftstoffs von der Schmutzseite 18 zur Sauberseite 20 wird der Kraftstoff gefiltert. Ferner wird mittels des Filterelements 14 in dem Kraftstoff enthaltenes Wasser abgeschieden. Das abgeschiedene Wasser wird in einem Aufnahmeraum 22 eines Sammelbehältnisses 24 der Filtereinrichtung 10 gesammelt. In 1 ist das abgeschiedene Wasser sehr schematisch dargestellt und mit 26 bezeichnet. Der gefilterte und zumindest teilweise vom Wasser gereinigte Kraftstoff strömt gemäß einem Richtungspfeil 28 weiter zur Einspritzeinrichtung.
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Die Filtereinrichtung 10 umfasst ein erstes Leitungselement 30, über welches dem Filterelement 14 auf seiner Schmutzseite 18 Kraftstoff zuführbar ist. Dies ist beispielsweise im Rahmen einer Wartung der Filtereinrichtung 10 der Fall, bei welcher das Filterelement 14 ausgetauscht wird. Dabei birgt die Anordnung des Aufnahmeraums 22 und damit das Abscheiden des Wassers aus dem Kraftstoff auf der Sauberseite 20 den Vorteil, dass ein sauberes Austauschen des Filterelements 14 möglich ist, ohne dass Kraftstoff aus der Filtereinrichtung 10 austritt. Nach erfolgtem Austausch des Filterelements 14 wird dieses über das erste Leitungselement 30 mit Kraftstoff und mit Druck beaufschlagt.
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Die Filtereinrichtung 10 umfasst auch ein zweites Leitungselement 32, welches vorliegend an einem geodätisch tiefsten Punkt 34 des Sammelbehältnisses 24 fluidisch mit diesem verbunden ist. Über das zweite Leitungselement 32 kann das abgeschiedene Wasser 26 aus dem Aufnahmeraum 22 abgeführt werden.
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Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Leitungselemente 30, 32 an einer den Leitungselementen 30, 32 gemeinsamen Verbindungsstelle 36 fluidisch miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle 36 ist dabei durch ein Anschlussstück 38 gebildet, mit welchem die Leitungselemente 30, 32 fluidisch verbunden sind.
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Mit der Verbindungsstelle 36 ist ebenso eine Fördereinrichtung 40 fluidisch verbunden, welche in einem Saugbetrieb das abgeschiedene Wasser 26 über das zweite Leitungselement 32 aus dem Aufnahmeraum 22 absaugen kann und welche in einem Pumpbetrieb Kraftstoff zum Filterelement 14 über das erste Leitungselement 30 auf die Schmutzseite 18 pumpen kann. Die Verbindungsstelle 36 fungiert somit als Anschlussstelle, über welche die Fördereinrichtung 40 mit den Leitungselementen 30, 32 verbindbar ist.
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Um nun beim Absaugen des abgeschiedenen Wassers 26 ein Strömen des Wassers zum Filterelement 14 und beim Pumpen des Kraftstoffs zum Filterelement 14 ein Strömen des Kraftstoffs in den Aufnahmeraum 22 zu vermeiden, umfasst die Filtereinrichtung 10 eine Ventileinrichtung 42 mit einem in dem ersten Leitungselement 30 angeordneten ersten Rückschlagventil 44 und mit einem in dem zweiten Leitungselement 32 angeordneten zweiten Rückschlagventil 46.
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Mittels des ersten Rückschlagventils 44 ist das erste Leitungselement 30 in einer ersten Strömungsrichtung, welche durch einen Richtungspfeil 48 angedeutet ist, von der Verbindungsstelle 36 zur Schmutzseite 18 fluidisch freigebbar und in einer dazu umgekehrten, zweiten Strömungsrichtung fluidisch versperrbar. Gleichzeitig ist das zweite Leitungselement 32 mittels des zweiten Rückschlagventils 46 in einer dritten Strömungsrichtung von der Verbindungsstelle 36 zum Aufnahmeraum 22 fluidisch versperrbar und in einer dazu umgekehrten, vierten Strömungsrichtung, die durch einen Richtungspfeil 50 angedeutet ist, fluidisch freigebbar.
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Dies bedeutet, dass das fluidische Versperren des zweiten Leitungselements 32 und das fluidische Freigeben des ersten Leitungselements 30 beim Pumpen des Kraftstoffs zum Filterelement 14 sowie das fluidische Freigeben des zweiten Leitungselements 32 und das fluidische Versperren des ersten Leitungselements 30 beim Absaugen des abgeschiedenen Wassers 26 automatisch bzw. selbsttätig durch die Rückschlagventile 44, 46 erfolgt. Dies führt zu einer besonders einfachen Wartung und damit Bedienbarkeit der Filtereinrichtung 10.
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Mit anderen Worten, liegt am zweiten Rückschlagventil 46 auf Seiten der Verbindungsstelle 36 gegenüber dem Aufnahmeraum 22 bzw. dem abgeschiedenen Wasser 26 ein Überdruck an, so schließt das zweite Rückschlagventil 46 und versperrt das zweite Leitungselement 32.
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Ist der Druck auf Seiten des abgeschiedenen Wassers 26 höher als auf Seiten der Verbindungsstelle 36, so öffnet das zweite Rückschlagventil 46. Entsprechend dazu umgekehrt ist das erste Rückschlagventil 22 geschlossen, wenn am ersten Rückschlagventil 44 auf Seiten der Schmutzseite 18 gegenüber der Verbindungsstelle 36 ein Überdruck herrscht. Ist der Druck auf Seiten der Verbindungsstelle 36 größer als der Druck auf Seiten der Schmutzseite 18, so öffnet das erste Rückschlagventil 44. Dadurch ist ein besonders effizientes Befüllen des Filterelements 14 bzw. des Filtergehäuses 16 mit Kraftstoff sowie ein effizientes Absaugen des abgeschiedenen Wassers 26 aus dem Aufnahmeraum 22 realisiert.
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2 zeigt eine Anordnung der Filtereinrichtung 10 gemäß 1 an der mit 51 bezeichneten Verbrennungskraftmaschine. Das Anschlussstück 38 ist außerhalb des Filtergehäuses 16 angeordnet und mittels zweier Anschraubaugen 52 seitlich an diesem angeschraubt.
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Wie 3 bis 5 zu entnehmen ist, ist die Verbindungsstelle 36 bzw. die Anschlussstelle mittels einer Abdeckkappe 54 abdeckbar und so vor Schmutz zu schützen. Die Abdeckkappe 54 ist dabei am Anschlussstück 38 gehalten.
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Das Absaugen des abgeschiedenen Wassers 26 mittels der Fördereinrichtung 40 birgt insbesondere gegenüber dem Ablassen des abgeschiedenen Wassers 26 mittels einer manuell zu betätigenden Ablassschraube den Vorteil, dass das Wasser sauber abgeführt werden kann, ohne dass es unkontrolliert aus dem Sammelbehältnis 24 austritt. Gleiches gilt für das Befüllen des Filtergehäuses 16 bzw. das Beaufschlagen des Filterelements 14 mit Kraftstoff.
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Trotz der Anordnung des Sammelbehältnisses 24 auf der Sauberseite 20 des Filterelements 14 und der Beaufschlagbarkeit des Filterelements 14 mit Kraftstoff über die Verbindungsstelle 36, an welcher die Leitungselemente 30, 32 miteinander verbunden sind, ist die Gefahr, dass beim Befüllen mittels des Filterelements 14 ungefilterter Kraftstoff auf die Sauberseite 20 gelangt, besonders gering oder vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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