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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung wie zum Beispiel einen Kraftstoff- oder Ölfilter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Ein Kraftstoff- bzw. Schmierstofffilter wird in der
DE 10 2009 058 812 A1 beschrieben. Der Filter weist ein ringförmiges Filterelement auf, das radial von außen nach innen von dem reinigenden Fluid durchströmt wird, welches anschließend axial aus dem innen liegenden Reinraum des Filterelements abgeführt wird. Dem Filterelement ist eine Wasserabscheideeinrichtung in Form eines Coaleszer-Elementes zugeordnet, in welchem Wasser, welches im Fluid mitgeführt wird, abgeschieden und anschließend in einem Wassersammelraum aufgefangen wird. In Coaleszer-Elementen erfolgt eine Agglomeration dispersiv vorliegender, kleiner Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen, die unter ihrem Eigengewicht nach unten abströmen können.
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Eine mehrstufige Filtereinrichtung zur Filtration flüssiger Fluide wird in der
EP 1 932 574 B1 beschrieben. Die Filtereinrichtung weist zwei ringförmige, axial aneinander liegende Filterelemente auf, von denen das erste Filterelement radial von außen nach innen durchströmt wird und das zweite Filterelement radial von innen nach außen. An der radial innen liegenden Seite des ersten Filterelementes befindet sich ein Wasserabscheideelement, das eine Sperre für Wassertröpfchen bildet, so dass die Wassertröpfchen am Wasserabscheideelement abströmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung mit effektiver Wasserabscheidung anzugeben.
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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 Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung, welche vorzugsweise zur Flüssigkeitsfiltration wie zum Beispiel zur Filtration von Kraftstoff oder Schmierstoffen wie Hydrauliköl eingesetzt wird. Grundsätzlich ist aber auch eine Filtration gasförmiger Fluide, welche einen Flüssigkeitsanteil aufweisen, möglich.
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Die Filtereinrichtung ist mit einem ringförmigen Partikelfilter ausgestattet sowie mit einem stromab des Partikelfilters angeordneten, ringförmigen Wasserabscheideelement. Das Fluid strömt zunächst durch den Partikelfilter, in welchem partikelförmige Verunreinigungen aus dem Fluid gereinigt werden, und anschließend durch das Wasserabscheideelement zur Abscheidung des Wasseranteils im Fluid. Das Wasserabscheideelement umgreift den Partikelfilter mit radialem Abstand, so dass zwischen dem Partikelfilter und dem Wasserabscheideelement ein innerer Ringraum gebildet ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass sich ein zweiter, äußerer Ringraum zwischen dem Wasserabscheideelement und einem Filtergehäuse befindet, in welches der Partikelfilter sowie das Wasserabscheideelement eingesetzt sind.
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Diese Ausführung ermöglicht es, dass die Wassertröpfchen an einer Seitenfläche des Wasserabscheideelementes abgeschieden werden, wohingegen das Fluid das Wasserabscheideelement durchdringen kann und auf der anderen Seite des Wasserabscheideelementes weitergeleitet wird. Grundsätzlich ist sowohl eine Durchströmung des Wasserabscheideelementes mit dem Fluid radial von innen nach außen als auch radial von außen nach innen möglich. Die Ringräume zu beiden Seiten des Wasserabscheideelementes dienen somit für die Zufuhr des Fluids einschließlich des Wasseranteils bzw. für die Weiterleitung des vom Wasseranteil gereinigten Fluids.
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Vorteilhaft ist es außerdem, dass Partikelfilter und das Wasserabscheideelement jeweils ringförmig angeordnet und konzentrisch zueinander positioniert sind, wodurch in Achsrichtung der erforderliche Bauraum minimiert ist. Da das Wasserabscheideelement den Partikelfilter umgreift, weist das Wasserabscheideelement einen entsprechend größeren Radius auf. Demzufolge steht eine verhältnismäßig große Fläche am hydrophoben Wasserabscheideelement zur Wasserabscheidung zur Verfügung.
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Es genügt grundsätzlich, dass die Strömungsführung des Fluids ausschließlich in Radialrichtung erfolgt. Möglich ist es aber auch, dass eine Stirnseite, insbesondere eine obere Stirnseite des Partikelfilters von dem Fluid überströmt wird, nachdem das Fluid den Partikelfilter in Radialrichtung passiert hat. Nach dem Überströmen der oberen Stirnkante gelangt das vorgereinigte Fluid von oben an die Seitenfläche des Wasserabscheideelementes, wobei die Wassertröpfchen an der Anströmseite des Wasserabscheideelementes abgeschieden werden und das Fluid das Wasserabscheideelement in Radialrichtung durchströmt. Die abgeschiedenen Wassertröpfchen können der Schwerkraft folgend an der Wandseite des Wasserabscheideelementes nach unten abströmen und werden dort zweckmäßigerweise von einem Wasserbehälter aufgefangen. Auch für den Fall, dass das Fluid nach dem Durchströmen des Partikelfilters ohne Umlenkung über die Stirnseite unmittelbar in Radialrichtung dem Wasserabscheideelement zugeführt wird, werden die abgeschiedenen Wassertröpfchen zweckmäßigerweise der Schwerkraft folgend nach unten an der Wandseite des Wasserabscheideelementes in den Wassersammelbehälter geführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Filtereinrichtung zusätzlich zum Partikelfilter und dem Wasserabscheideelement mit einem Coaleszer-Element versehen, welches sich im Strömungsweg zwischen dem Partikelfilter und dem Wasserabscheideelement befindet. Am bzw. im Coaleszer-Element erfolgt eine Agglomeration dispersiv verteilter, kleiner Wassertröpfchen im Fluid, die sich zu größeren Wassertröpfchen anlagern. Am Wasserabscheideelement können anschließend die größeren Wassertröpfchen abgeschieden werden und wie vorbeschrieben der Gewichtskraft folgend an der Wandseite des Wasserabscheideelementes abströmen.
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Das Coaleszer-Element ist zweckmäßigerweise ein separat vom Partikelfilter ausgeführtes Bauteil, das bevorzugt an der Reinseite des Partikelfilters anliegt, wobei sowohl eine Anordnung möglich ist, bei der das Coaleszer-Element unmittelbar an der Reinseite anliegt, als auch eine Anordnung mit Abstand zur Reinseite. Des Weiteren ist es möglich, dass das Coaleszer-Element sich im Bereich der Stirnseite des Partikelfilters befindet; die Strömungsführung erfolgt nach dem radialen Durchströmen des Partikelfilters über die Stirnseite des Partikelfilters durch das dort positionierte Coaleszer-Element und anschließend zur Anströmseite des Wasserabscheideelementes.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Coaleszer-Element in den Partikelfilter integriert ist, beispielsweise, indem Coaleszerfasern mit dem Material des Partikelfilters verwoben oder in sonstiger Weise in das Partikelfilterelement integriert sind.
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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 Schnittdarstellung einer Filtereinrichtung zur Kraftstofffiltration, mit einem ringförmigen Partikelfilter und einem ebenfalls ringförmigen, umgreifenden Wasserabscheideelement, mit einem im Bereich der oberen Stirnseite des Partikelfilters angeordneten Coaleszer-Element, wobei der Partikelfilter radial von außen nach innen durchströmt wird,
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2 eine Filtereinrichtung zur Kraftstofffiltration in einer weiteren Ausführung, bei der ein ringförmiges Coaleszer-Element an der Reinseite des Partikelfilters angeordnet ist,
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3 eine Filtereinrichtung zur Kraftstofffiltration in einer weiteren Ausführung, bei der der Partikelfilter radial von innen nach außen durchströmt wird und an der Außenseite des Partikelfilters ein Coaleszer-Element angeordnet ist, wobei das Wasserabscheideelement radial auf Abstand zum Coaleszer-Element angeordnet ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine Filtereinrichtung 1 zur Kraftstofffiltration dargestellt. Die Filtereinrichtung 1 weist in einem Filtergehäuse 2 einen ringförmigen Partikelfilter 3 auf, an dessen oberer Stirnseite ein Coaleszer-Element 4 angeordnet ist. Der Partikelfilter 3 ist von einem konzentrisch angeordneten, ringförmigen Wasserabscheideelement 5 umgriffen, der auf Abstand zur radialen Außenseite des Partikelfilters 3 angeordnet ist, so dass ein innerer Ringraum 6 zwischen der Außenseite des Partikelfilters 3 und der Innenseite des Wasserabscheideelementes 5 gebildet ist. Das ringförmige Wasserabscheideelement 5 liegt außerdem auf Abstand zur Innenwand des Filtergehäuses 2, wodurch ein äußerer Ringraum 7 zwischen Wasserabscheideelement 5 und Filtergehäuse 2 gebildet ist.
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Der untere Bereich des Filtergehäuses 2 bildet einen Wassersammelbehälter 8, der entweder einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet ist oder als ein separates Bauteil, das in das Filtergehäuse integriert bzw. an das Filtergehäuse angeschlossen ist. Der ungereinigte Kraftstoff wird über eine Zulaufleitung 9 in das Filtergehäuse zur Rohseite des Partikelfilters 3 geführt, die Ableitung des gereinigten Kraftstoffes aus dem Filtergehäuse erfolgt über eine Ablaufleitung 10. Das im Wassersammelbehälter 8 gesammelte Wasser kann gegebenenfalls über eine separate Leitung abströmen.
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Der Strömungsweg des zu reinigenden Kraftstoffes ist mit den Pfeilen dargestellt. Zunächst wird der ungereinigte Kraftstoff über die Zulaufleitung 9 in das Filtergehäuse 2 zur Rohseite des Partikelfilters 3 geleitet, welche sich an der radialen Außenseite des Partikelfilters 3 befindet. Der Partikelfilter 3 wird sodann in Radialrichtung von außen nach innen durchströmt, wobei der zylindrische Innenraum die Reinseite des Partikelfilters 3 bildet, aus der Kraftstoff axial nach oben abgeleitet wird. Das Coaleszer-Element 4 an der axial oben liegenden Stirnseite des Partikelfilters 3 separiert den Reinraum von dem äußeren Ringraum 7 zwischen der Innenwand des Filtergehäuses 2 und der radial außen liegenden Seite des Wasserabscheideelementes 5. Nach dem Durchströmen des Coaleszer-Elementes radial von innen nach außen können sich die größeren Wassertröpfchen, welche sich im Coaleszer-Element 4 gebildet haben, an der radial außen liegenden Wandseite des hydrophoben Wasserabscheideelementes 5 absetzen und werden durch die Gewichtskraft nach unten in den Wassersammelbehälter 8 abgeleitet. Der Kraftstoff durchdringt das Wasserabscheideelement 5 radial von außen nach innen, also vom äußeren Ringraum 7 in den inneren Ringraum 6, und wird anschließend über die Ablaufleitung 10 aus der Filtereinrichtung 1 abgeführt.
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Insgesamt wird bei der Filtereinrichtung gemäß 1 eine dreistufige Abscheidung erzielt, bei der der Partikelfilter 3, das Coaleszer-Element 4 und das Wasserabscheideelement 5 jeweils eine Stufe der Filtration bilden und diese drei Bauteile im Strömungsweg hintereinander liegend angeordnet sind.
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Auch in den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 ist jeweils eine dreistufige Filtration realisiert. Gemäß 2 befindet sich an der radial innen liegenden Reinseite des radial von außen nach innen zu durchströmenden Partikelfilters 3 das ringförmige Coaleszer-Element 4, welches sich unmittelbar an die Reinseite des Partikelfilters 3 anschließt. Aus dem innen liegenden Reinraum wird das vorgereinigte Fluid über die oben liegende Stirnseite in den äußeren Ringraum 7 geführt, der zwischen dem Wasserabscheideelement 5 und der Innenseite des Filtergehäuses 2 gebildet ist. An der außen liegenden Seite des Wasserabscheideelementes 5 können die Wassertröpfchen abscheiden, sie werden anschließend der Gewichtskraft folgend nach unten in den Wassersammelbehälter 8 geführt. Der Kraftstoff durchströmt das Wasserabscheideelement 5 radial von außen nach innen und wird über den innen liegenden Ringraum 6 zur Ablaufleitung 10 und über diese aus der Filtereinrichtung 1 abgeführt.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist im Unterschied zu den beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen die Strömungsrichtung durch den Partikelfilter 3 umgekehrt. Der Innenraum des ringförmigen Partikelfilters 3 bildet die Rohseite, von der aus der Partikelfilter radial von innen nach außen durchströmt wird. Unmittelbar an der radialen Außenseite befindet sich das Coaleszer-Element 4 zur Agglomeration fein verteilter Wassertröpfchen. Das Wasserabscheideelement 5 umgreift mit Abstand das Coaleszer-Element 4, wobei die abgeschiedenen Wassertröpfchen an der radial innen liegenden Seite des Wasserabscheideelementes 5 nach unten in den Wassersammelbehälter 8 abfließen. Der Kraftstoff kann das Wasserabscheideelement 5 radial von innen nach außen durchströmen, also in Radialrichtung vom inneren Ringraum 6 zum äußeren Ringraum 7, und wird anschließend über die Ablaufleitung 10 abgeleitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009058812 A1 [0002]
- EP 1932574 B1 [0003]
