DE102013012918B4 - Flüssigkeitsfilter und Filterelement, insbesondere für Kraftstoff - Google Patents
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Abstract
Flüssigkeitsfilter, insbesondere für Kraftstoff, vorzugsweise Dieselkraftstofffilter, mit einem ringförmigen, radial von außen nach innen durchströmbaren Filterelement (6) in einem Filtergehäuse (2), mit einem in einen innen liegenden Reinraum (7) im Filterelement (6) eingesetzten Mittelrohr (8), wobei in das Mittelrohr (8) ein Wasserabscheidesieb (11) eingesetzt ist, das separat vom Mittelrohr (8) ausgebildet und mit dem Filterelement (6) bzw. einem am Filterelement (6) angeordneten Bauteil verbunden ist, wobei der Reinraum (7) im Filterelement (6) einenends mit einem Wassersammelraum (10) im Filtergehäuse (2) und anderenends mit einer Flüssigkeitsabströmleitung für die gereinigte Flüssigkeit strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für eine strömungsdichte Verbindung zwischen dem Wasserabscheidesieb (11) und einem Bauteil des Filterelementes (6), an dem das Wasserabscheidesieb (11) gehalten ist, ein Dichtelement (17, 21) zwischen der radial außenliegenden Reinseite mit wasserhaltigem Kraftstoff und der radial innenliegenden Reinseite mit Kraftstoff ohne Wasser vorgesehen ist,.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsfilter und ein Filterelement, insbesondere für Kraftstoff, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Stand der Technik
- In der
WO 2004/082804 A1 - Bei der Kraftstofffiltration wird zunächst das Coalescer-Element radial von innen nach außen durchströmt, wobei an der Innenwand des umgreifenden Filtergehäuses eine Abscheidung von Wassertröpfchen stattfindet, die nach unten in ein Wasserreservoir abströmen. Anschließend wird der Kraftstoff durch das Filterelement radial von außen nach innen geführt und der gereinigte Kraftstoff axial über das Mittelrohr abgeleitet.
- Des Weiteren ist es aus der
EP 1 326 693 B1 bekannt, zur Filtration von Hydrauliköl ein ringförmiges Filterelement, das einen zylindrischen Reinraum mit einem Mittelrohr aufweist, radial von außen nach innen zu durchströmen. Die Filtervorrichtung weist ein Bypassventil zwischen Roh- und Reinseite auf, das von einer Druckfeder in die Schließposition kraftbeaufschlagt ist, welche sich an einem Siebgehäuse abstützt, das in den Innenraum des Filterelementes einragt. Mit dem Öffnen des Bypassventils strömt die unfiltrierte Flüssigkeit durch die Wandung des Siebgehäuses in den Reinraum. Weitere gattungsgemäße Flüssigkeitsfilter sind aus derWO 2012 /097 851 A1 DE 10 2010 030 987 A1 ,DE 10 2010 063 161 A1 ,EP 1 199 093 A1 und derDE 601 28 690 T2 bekannt. - Offenbarung der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Flüssigkeitsfilter zu schaffen, mit dem in effektiver Weise dispersiv enthaltene Wassertröpfchen abgeschieden werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
- Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter handelt es sich vorteilhafterweise um einen Kraftstofffilter, vorzugsweise um einen Dieselkraftstofffilter. Möglich ist aber auch eine Anwendung beispielsweise zur Filtration von Hydrauliköl.
- Der Flüssigkeitsfilter weist in einem Filtergehäuse ein ringförmiges Filterelement auf, das insbesondere als Partikelfilter dient und radial von außen nach innen durchströmt wird. Der Innenraum des hohlzylindrischen Filterelementes bildet den Reinraum, über den das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. In den Reinraum ist ein Mittelrohr eingesetzt, welches dem Filtermittel des Filterelementes, das beispielsweise faltenförmig ausgebildet ist, zusätzliche Stabilität verleiht.
- Der Flüssigkeitsfilter weist des Weiteren im Filterelement ein Wasserabscheidesieb auf, welches in das Mittelrohr eingesetzt ist. Das Wasserabscheidesieb bildet ein separat vom Mittelrohr ausgebildetes Bauteil und ist mit dem Filterelement bzw. einem am Filterelement angeordneten Bauteil verbunden. Am Wasserabscheidesieb erfolgt die Abscheidung von Wassertröpfchen, welche in der Flüssigkeit, also beispielsweise dem Kraftstoff oder dem Hydrauliköl enthalten sind. Der Reinraum im Filterelement ist axial einenends mit einem Wassersammelraum strömungsverbunden, welcher im Filtergehäuse angeordnet ist, und axial anderenends mit einer Flüssigkeitsabströmleitung, über die die gereinigte Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsfilter abgeleitet wird. Die Ableitung des abgeschiedenen Wassers am Wasserabscheidesieb einerseits und der gereinigten Flüssigkeit andererseits erfolgt somit in axial entgegengesetzte Richtungen aus dem Reinraum innerhalb des Filterelementes. Dies erlaubt beispielsweise eine Anordnung des Flüssigkeitsfilters, bei der der Wassersammelraum im unten liegenden Bereich des Filtergehäuses angeordnet ist und die gereinigte Flüssigkeit axial nach oben aus dem Reinraum abgeleitet wird. Das im Wassersammelraum aufgenommene Wasser kann beispielsweise über ein Ventil aus dem Filtergehäuse abgeleitet werden. Die Abströmung abgeschiedener Wassertröpfchen vom Wasserabscheidesieb in den Wassersammelraum erfolgt somit in Richtung der Gewichtskraft der Wassertröpfchen.
- Das Wasserabscheidesieb ist in das Mittelrohr eingesetzt und wird von der gereinigten Flüssigkeit durchströmt. Vorteilhafterweise ist der Außendurchmesser des Wasserabscheidesiebs kleiner als der Innendurchmesser des Mittelrohrs. Die gereinigte Flüssigkeit strömt radial von außen durch die Öffnungen in der Wandung des Wasserabscheidesiebs nach innen und anschließend axial aus dem Reinraum ab. Am Außenmantel des Wasserabscheidesiebs werden die in der Flüssigkeit mitgeführten Wassertröpfchen abgeschieden, die der Gewichtskraft folgend an der Außenwand des Wasserabscheidesiebs nach unten in Richtung des Wassersammelraums geleitet werden.
- Die Verbindung zwischen dem Wasserabscheidesieb und dem Filterelement bzw. einem Bauteil des Filterelementes erfolgt insbesondere in lösbarer Weise, beispielsweise über eine Rastverbindung, so dass mit dem Erreichen der Raststellung das Wasserabscheidesieb formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Filterelement bzw. einem Bauteil des Filterelementes verbunden ist. Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbindung des Wasserabscheidesiebs mit einer Endscheibe, die stirnseitig auf das Filtermittel des Filterelementes aufgesetzt ist. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Verbindung des Wasserabscheidesiebs mit dem Mittelrohr.
- Das Wasserabscheidesieb ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, wobei auch eine konische Ausführung des Wasserabscheidesiebs in Betracht kommt. Das Wasserabscheidesieb erstreckt sich zweckmäßigerweise über die gesamte axiale Länge des Reinraums bzw. des Mittelrohrs im Reinraum.
- Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist im Flüssigkeitsfilter zusätzlich zum Filterelement ein Coalescer-Element angeordnet, welches zweckmäßigerweise in das Filterelement integriert ist. Bei dem zu reinigenden Fluid handelt es sich um dispersives Gemisch von zwei Flüssigkeiten, beispielsweise um Kraftstoff mit dispersiv eingelagertem Wasser, die voneinander getrennt werden sollen. Mithilfe des Coalescer-Elementes können feine Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen zusammengeführt werden, ohne jedoch eine Abscheidung zu bewirken. Im Coalescer-Element werden somit lediglich größere Wassertröpfchen erzeugt, die nach dem Durchströmen des Coalescer-Elementes am Wasserabscheidesieb, das sich im Reinraum befindet, abgeschieden werden. Das Coalescer-Element ist beispielsweise auf der Reinseite des Filterelementes angeordnet, insbesondere zwischen der radialen Innenseite des Filtermittels des Filterelementes und dem Mittelrohr. In Betracht kommt aber auch eine Anordnung des Coalescer-Elements auf der Rohseite des Filterelements oder eine Integration in das Filterelement.
- Für eine strömungsdichte Verbindung zwischen Roh- und Reinseite des Filterelementes ist erfindungsgemäß ein Dichtelement zwischen dem Wasserabscheidesieb und dem Bauteil des Filterelementes vorgesehen, an dem das Wasserabscheidesieb gehalten ist. Soweit das Wasserabscheidesieb mit der Endscheibe verbunden ist, kann das Dichtelement zwischen einem Kragen des Wasserabscheidesiebs und der Endscheibe angeordnet werden. Der Kragen ist einteilig mit dem Wasserabscheidesieb ausgebildet und befindet sich an der Stirnseite des Wasserabscheidesiebs. Es kann zweckmäßig sein, den Kragen mit einem größeren Außendurchmesser als den Abscheidemantel des Wasserabscheidesiebs auszubilden.
- Das Dichtelement zwischen Wasserabscheidesieb und dem Bauteil des Filterelementes ist entweder einteilig mit dem Kragen ausgebildet, insbesondere als eine am Kragen angeformte Dichtlippe, oder als ein separat ausgebildetes Dichtelement in Form eines Dichtringes.
- Figurenliste
- Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 in perspektivischer Ansicht ein Flüssigkeitsfilter zur Kraftstofffiltration, -
2 einen Schnitt längs durch den Flüssigkeitsfilter mit eingezeichneten Strömungspfeilen zur Kennzeichnung des Strömungswegs, -
3 in perspektivischer, teilgeschnittener Ansicht ein Filterelement, welches Bestandteil des Flüssigkeitsfilters ist, mit einem im inneren Reinraum angeordneten Wasserabscheidesieb, -
4 in einer weiteren, teilgeschnittenen Darstellung das Filterelement, -
5 eine vergrößerte Ansicht des Details V aus4 , -
6 die stirnseitige Verbindung zwischen dem Wasserabscheidesieb und einer Endscheibe des Filterelementes in einer Ausführungsvariante - In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- Ausführungsform(en) der Erfindung
- In
1 ist perspektivisch ein Flüssigkeitsfilter1 zur Filtration von Kraftstoff, vorzugsweise Dieselkraftstoff dargestellt. Der Flüssigkeitsfilter1 weist in einem Filtergehäuse2 ein Filterelement zur Filtration des Kraftstoffes auf. Im oberen, stirnseitigen Bereich des Filtergehäuses2 befindet sich eine Heizeinrichtung3 , in der eine Vorwärmung des zugeführten Kraftstoffes erfolgt, bevor dieser dem Filterelement im Filtergehäuse2 zugeleitet wird. Ebenfalls im oberen Bereich des Filtergehäuses2 befinden sich eine radiale Zuströmleitung4 für die Zufuhr des unfiltrierten Kraftstoffes und eine radiale Abströmleitung5 für die Ableitung des filtrierten Kraftstoffes. - In
2 ist der Flüssigkeitsfilter1 im Längsschnitt dargestellt. Im Filtergehäuse2 ist das ringförmige Filterelement6 aufgenommen, welches radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Dementsprechend bildet der zylindrische Innenraum im Filterelement6 den Reinraum7 , aus dem das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. - In den Reinraum
7 des Filterelementes6 ist ein Mittel- bzw. Stützrohr8 eingesetzt, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht und das Filtermittel des Filterelementes6 stützt und diesem Stabilität verleiht. Das Mittelrohr8 kleidet den Reinraum7 aus. - An der radial innen liegenden Seite des Filtermittels des Filterelementes
6 befindet sich ein Coalescer-Element9 , das radial nach innen von dem Mittelrohr8 begrenzt wird. Am Coalescer-Element9 erfolgt eine Agglomeration fein verteilter Wassertröpfchen im Kraftstoff, so dass sich diese zu größeren Tröpfchen anreichern. - Im unten liegenden, bodennahen Bereich befindet sich im Filtergehäuse
2 ein Wassersammelraum10 , in welchem Wasser gesammelt wird, welches bei der Filtration des Fluids abgeschieden wird. Das gesammelte Wasser kann über eine bodenseitige Öffnung und ein Ventil aus dem Wassersammelraum10 im Filtergehäuse abgeleitet werden. - In den Reinraum
7 ist ein Wasserabscheidesieb11 eingesetzt, welches hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Mittelrohrs8 , so dass ein zwischenliegender Ringraum gebildet ist. Das Wasserabscheidesieb11 erstreckt sich axial ebenso wie das Mittelrohr8 über die gesamte Länge des Reinraums7 bzw. des Filterelementes6 . An der äußeren Mantelfläche des Wasserabscheidesiebs11 erfolgt die Abscheidung der Wassertröpfchen, welche im Kraftstoff mitgeführt werden. Die abgeschiedenen Wassertröpfchen werden, wie mit den senkrecht nach unten weisenden Pfeilen dargestellt, über die untere axiale Stirnseite des Reinraums7 in den Wassersammelraum10 abgeleitet. - Die Wandung des Wasserabscheidesiebs
11 weist eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auf, über die der gereinigte Kraftstoff aus dem Ringraum zwischen Mittelrohr8 und Wasserabscheidesieb11 radial nach innen in das Innere des Wasserabscheidesiebs11 durchströmen kann. Anschließend erfolgt die axiale Ableitung des gereinigten und von den Wassertröpfchen befreiten Kraftstoffes über die axial oben liegende Stirnseite des Reinraums7 , welche mit der Abströmleitung5 strömungsverbunden ist. - In
3 ist das Filterelement6 in perspektivischer und teilgeschnittener Ansicht dargestellt. Das Filtermittel12 des Filterelementes6 ist als Faltenfilter ausgebildet und an beiden Stirnseiten von jeweils einer Endscheibe13 ,14 eingefasst. Im Bereich der oberen Endscheibe6 , über deren zentrale Öffnung das gereinigte Fluid aus dem Reinraum7 abgeleitet wird, weist das Wasserabscheidesieb11 einen radial verbreiterten Kragen15 auf, der über Schnapp- bzw. Rasthaken16 rastschlüssig mit der Endscheibe13 verbunden ist. Die Rasthaken16 sind an der nach innen gerichteten Seite an der Endscheibe13 angeformt bzw. einteilig mit der Endscheibe13 ausgebildet (siehe auch4 ,5 ). Im verbundenen Zustand hintergreifen die Rasthaken16 eine umlaufende, radial außen liegende Ringschulter am Kragen15 . - Wie insbesondere
5 zu entnehmen, ist benachbart zur freien Stirnseite und im radial außen liegenden Bereich am Kragen15 eine Dichtlippe17 angeformt, die an der radial innen liegenden Seite der Rasthaken16 anliegt. Die Rasthaken16 können ggf. auch als durchgehend umlaufender Rastring an der Unterseite der Endscheibe13 ausgebildet sein. Über die Dichtlippe17 ist eine strömungsdichte Abdichtung zwischen der radial außenliegenden Reinseite mit wasserhaltigem Kraftstoff und der radial innenliegenden Reinseite mit Kraftstoff ohne Wasser gegeben. - Die Endscheibe
13 weist auf ihrer axial nach außen weisenden Stirnfläche einen axial überstehenden Stützkragen20 auf, auf den ein Deckel18 aufgesetzt ist. An der radial innen liegenden Seite des Stützkragens20 befindet sich ein Dichtring19 , der sich radial nach außen, wie3 zu entnehmen, an einem Abschnitt der Endscheibe13 abstützt. - Wie
5 des Weiteren zu entnehmen ist, liegt die freie Stirnseite des Kragens15 im montierten Zustand unmittelbar unterhalb der Endscheibe13 . Bei der Montage muss das Wasserabscheidesieb11 axial von der gegenüberliegenden Seite in den Reinraum7 bzw. das Mittelrohr8 eingeführt werden. - In
6 ist eine Ausführungsvariante des Filterelementes6 dargestellt, bei der die Abdichtung zwischen dem Wasserabscheidesieb11 und der oberen Endscheibe13 im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel nicht über eine angeformte Dichtlippe, sondern über einen separat ausgeführten Dichtring21 erfolgt. Der Dichtring21 stützt sich radial nach innen an einer umlaufenden Ringschulter am stirnseitigen Stützkragen20 des Wasserabscheidesiebs11 ab. Radial nach außen liegt der Dichtring21 an der Innenfläche der Rasthaken16 bzw. im Falle einer umlaufenden Ausführung des Rastkragens an, welcher einteilig mit der Endscheibe13 ausgebildet ist und sich an der Unterseite der Endscheibe13 befindet. Zur Montage kann das Wasserabscheidesieb11 in Achsrichtung von oben durch die obere Endscheibe13 in den Reinraum im Filterelement6 eingeführt werden.
Claims (15)
- Flüssigkeitsfilter, insbesondere für Kraftstoff, vorzugsweise Dieselkraftstofffilter, mit einem ringförmigen, radial von außen nach innen durchströmbaren Filterelement (6) in einem Filtergehäuse (2), mit einem in einen innen liegenden Reinraum (7) im Filterelement (6) eingesetzten Mittelrohr (8), wobei in das Mittelrohr (8) ein Wasserabscheidesieb (11) eingesetzt ist, das separat vom Mittelrohr (8) ausgebildet und mit dem Filterelement (6) bzw. einem am Filterelement (6) angeordneten Bauteil verbunden ist, wobei der Reinraum (7) im Filterelement (6) einenends mit einem Wassersammelraum (10) im Filtergehäuse (2) und anderenends mit einer Flüssigkeitsabströmleitung für die gereinigte Flüssigkeit strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für eine strömungsdichte Verbindung zwischen dem Wasserabscheidesieb (11) und einem Bauteil des Filterelementes (6), an dem das Wasserabscheidesieb (11) gehalten ist, ein Dichtelement (17, 21) zwischen der radial außenliegenden Reinseite mit wasserhaltigem Kraftstoff und der radial innenliegenden Reinseite mit Kraftstoff ohne Wasser vorgesehen ist,.
- Flüssigkeitsfilter nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zum Filterelement (6) ein Coalescer-Element (9) angeordnet ist. - Flüssigkeitsfilter nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Coalescer-Element (9) auf der Reinseite des Filterelements (6) angeordnet ist. - Flüssigkeitsfilter nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheidesieb (11) mit einer Endscheibe (13) verbindbar ist, die an einer Stirnseite des Filterelements (6) angeordnet ist. - Flüssigkeitsfilter nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (17, 21) zwischen einem Kragen (15) des Wasserabscheidesiebs (11) und der Endscheibe (13) vorgesehen ist. - Flüssigkeitsfilter nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als einteilig am Kragen (15) angeformte Dichtlippe (17) ausgebildet ist. - Flüssigkeitsfilter nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als ein separater, zwischen dem Kragen (15) und der Endscheibe (13) angeordneter Dichtring (19) ausgebildet ist. - Flüssigkeitsfilter nach einem der
Ansprüche 5 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (15) einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Abscheidemantel des Wasserabscheidesiebs (11). - Flüssigkeitsfilter nach einem der
Ansprüche 4 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheidesieb (11) über eine Rastverbindung mit der Endscheibe (13) verbunden ist. - Flüssigkeitsfilter nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheidesieb (11) zylindrisch ausgebildet ist. - Flüssigkeitsfilter nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserabscheidesieb (11) konisch ausgebildet ist. - Ringförmiges, radial von außen nach innen durchströmbares Filterelement (6) für einen Flüssigkeitsfilter, insbesondere für einen Kraftstofffilter, vorzugsweise für einen Dieselkraftstofffilter, mit einem innen liegenden Reinraum (7) im Filterelement (6), wobei in den Reinraum (7) ein Wasserabscheidesieb (11) eingesetzt ist, das separat vom Filterelement (6) ausgebildet und mit dem Filterelement (6) bzw. einem am Filterelement (6) angeordneten Bauteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für eine strömungsdichte Verbindung zwischen dem Wasserabscheidesieb (11) und einem Bauteil des Filterelementes (6), an dem das Wasserabscheidesieb gehalten ist, ein Dichtelement (17, 21) zwischen der radial außenliegenden Reinseite mit wasserhaltigem Kraftstoff und der radial innenliegenden Reinseite mit Kraftstoff ohne Wasser vorgesehen ist.
- Filterelement nach
Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement zwischen einem Kragen (15) des Wasserabscheidesiebs (11) und der Endscheibe (13) vorgesehen ist. - Filterelement nach
Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als einteilig am Kragen (15) angeformte Dichtlippe (17) ausgebildet ist. - Filterelement nach
Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als ein separater, zwischen dem Kragen (15) und der Endscheibe (13) angeordneter Dichtring (19) ausgebildet ist.
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