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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsfilter, insbesondere für Kraftstoff, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 1 044 327 C wird ein Kraftstofffilter beschrieben, der ein ringförmiges Faltenfilterelement aufweist, das radial von innen nach außen von dem Kraftstoff durchströmt wird. Das ringförmige Filterelement ist von einer Metallhülse mit darin eingebrachten Strömungsöffnungen umgriffen, an dessen Innenseite ein hydrophiles Medium angeordnet ist, welches in Kontakt mit den radial außen liegenden Faltenspitzen des Filterelementes liegt. Das hydrophile Medium fungiert als Coalescer und führt fein verteilte Wassertröpfchen im Kraftstoff zu größeren Tropfen zusammen, welche anschließend abströmen können.
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In der
WO 2004/082804 A1 wird ein Filtersystem für Dieselkraftstoffe beschrieben, das einen ringförmigen Partikelfilter in einem Filtergehäuse aufweist, wobei dem Partikelfilter ein ringförmiges Coalescer-Element axial vorgelagert ist. Bei der Filtration wird zunächst das Coalescer-Element radial von innen nach außen durchströmt, wobei an der Innenwand die Abscheidung von Wassertröpfchen stattfindet. Anschließend wird der Kraftstoff durch den axial versetzt angeordneten Partikelfilter radial von außen nach innen geführt und axial über ein Mittelrohr abgeleitet.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Flüssigkeitsfilter zu schaffen, mit dem in effektiver Weise dispersiv enthaltene Wassertröpfchen abgeschieden werden können.
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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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Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter wird zur Filtration von Flüssigkeiten, insbesondere von Kraftstoff eingesetzt. Es handelt sich bei dem Flüssigkeitsfilter beispielsweise um einen Dieselkraftstofffilter. In Betracht kommt auch eine Anwendung beispielsweise zur Filtration von Hydrauliköl.
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Der Flüssigkeitsfilter weist in einem Filtergehäuse ein radial von außen nach innen durchströmbares Filterelement auf, in das ein Wasserabscheidesieb eingesetzt ist. Am Wasserabscheidesieb, das separat vom Filterelement ausgebildet ist, erfolgt die Abscheidung von Wassertröpfchen, welche in der Flüssigkeit dispersiv enthalten sind. Das Wasserabscheidesieb bildet einen Hohlkörper, dessen Innenraum die Reinseite zur axialen Ableitung der gereinigten Flüssigkeit bildet.
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Beim erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter umfasst das Wasserabscheidesieb ein Siebgewebe sowie einen Gewebeträger, der zweischalig aufgebaut ist. Die beiden Gewebeträgerteile sind in Längsrichtung, vorzugsweise in einer Längsebene separiert, so dass jedes Gewebeträgerteil eine Schale bzw. einen Sektor bildet und die beiden Schalen zu dem Hohlkörper zusammengesetzt werden können. Die Gewebeträgerteile sind Träger eines umlaufenden Siebgewebes. Das Siebgewebe weist eine Vielzahl kleiner Strömungsöffnungen auf, durch die das zu reinigende Fluid radial von außen nach innen hindurchströmt, wobei die Wassertropfen an der Außenseite des Siebgewebes abgeschieden werden und nach unten abströmen.
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Diese Ausführung des Wasserabscheidesiebs mit zwei schalenförmigen Gewebeträgerteilen, welche jeweils Träger eines Siebgewebes sind, lässt sich in einfacher Weise herstellen. Das Wasserabscheidesieb besteht üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial und wird im Spritzgießverfahren erzeugt. Da das Wasserabscheidesieb als Hohlkörper ausgeführt ist, muss beim Spritzgießverfahren im Werkzeug ein Kern verwendet werden, auf den zumindest der Gewebeträger aufgespritzt wird. Das Siebgewebe kann ggf. mit aufgespritzt werden oder nach Fertigstellung des Gewebeträgers auf diesen aufgebracht und mit diesem verbunden werden. Indem der Gewebeträger zweiteilig aufgebaut ist mit einer Längsteilung, vorzugsweise in einer Trennebene, die die Längsachse enthält bzw. parallel zur Längsachse verläuft, ist eine vereinfachte Herstellung insbesondere im Spritzgießverfahren möglich. Der Gewebeträger ist als ein Stützgerüst ausgeführt und weist Streben auf, welche bei einer einteiligen Ausführung des Gewebeträgers zu Problemen mit der Kernentfernung nach dem Spritzgießen führen. Bei der zweiteiligen Ausführung des Gewebeträgers können dagegen die einzelnen, schalenförmigen Gewebeträgerteile radial von dem Kern des Werkzeugs gelöst werden, was eine signifikante Verbesserung und Vereinfachung des Herstellungsverfahrens darstellt.
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Das Siebgewebe kann einteilig mit dem Gewebeträger ausgebildet sein, indem jedes Gewebeträgerteil Träger eines Siebgewebeteils ist und die beiden Siebgewebeteile sich zu einem umlaufenden Siebgewebe ergänzen. Es ist aber auch eine separate Ausführung des Siebgewebes und ein nachträgliches Aufbringen und Verbinden mit dem Gewebeträger möglich. Beim nachträglichen Aufbringen des Siebgewebes auf den Gewebeträger ist das Siebgewebe vorteilhafterweise als umlaufende, geschlossene Fläche ausgeführt, die mit den beiden Gewebeträgerteilen verbunden wird, beispielsweise im Wege eines Verschweißens.
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Das Siebgewebe befindet sich vorzugsweise auf der Außenseite des Gewebeträgers. Dies hat den Vorteil, dass Rippen und Streben des Gewebeträgers auf der radial innen liegenden Seite angeordnet sind, so dass bei der radial von außen nach innen gerichteten Durchströmung das Fluid zunächst an das glattwandige Siebgewebe gelangt, wo die Wasserabscheidung stattfindet. Die Rippen und Streben des Gewebeträgers liegen radial innen und können somit die axiale Abströmung abgeschiedener Wassertropfen nicht behindern.
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Gleichwohl ist es in einer alternativen Ausführung auch möglich, das Siebgewebe an der radial innen liegenden Seite des Gewebeträgers anzuordnen.
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Die beiden schalenförmigen Gewebeträgerteile können identisch zueinander ausgeführt sein. Die Gewebeträgerteile sind vorzugsweise jeweils als Halbschale ausgebildet und erstrecken sich über ein Winkelsegment von 180°. Bei identischer Ausbildung können die Gewebeträgerteile in einer 180° zueinander verkehrten Anordnung platziert und zusammengefügt werden. Dies ist insbesondere für den Fall vorteilhaft, dass an den einander zugewandten Wandungen der Gewebeträgerteile Formschlussteile angeordnet sind, die im montierten Zustand formschlüssig ineinandergreifen und die beiden Gewebeträgerteile miteinander verbinden. Die Formschlusselemente sind als überstehender Stift oder Haken sowie als zugeordnete Ausnehmung ausgebildet, wobei im Falle einer identischen Ausführung der Gewebeträgerteile durch die um 180° verkehrte Anordnung ein Ineinandergreifen der Formschlusselemente ermöglicht wird.
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Jedes Gewebeträgerteil kann, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, sowohl Längs- als auch Querstreben aufweisen, wobei die Längsstreben parallel zur Längsachse des Flüssigkeitsfilters und die Querstreben in Umfangsrichtung verlaufen. Zwischen den Längs- und Querstreben bestehen ausreichend große Strömungsöffnungen für den Durchtritt des zu reinigenden Fluids. Das in dieser Weise ausgeführte Gewebeträgerteil weist eine hohe Stabilität auf.
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Gemäß einer alternativen Ausführung weist jedes Gewebeträgerteil ausschließlich Längsstreben auf. Dies ermöglicht eine Radialelastizität und ein elastisches Nachgeben sowohl des Gewebeträgers als auch des Siebgewebes auf Grund des hydraulischen Drucks der zu reinigenden Flüssigkeit, was die Gefahr eines Reißens des Siebgewebes verringert.
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Vorzugsweise kann der Gewebeträger auch dreischalig oder aus noch mehr Teilschalen aufgebaut sein.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist benachbart zum Filterelement ein Coalescer-Element angeordnet, an dem kleine Wassertröpfchen zu größeren Tropfen zusammengeführt werden. Das Coalescer-Element befindet sich insbesondere an der Rein- bzw. Abströmseite des Filterelementes. Teil des Filterelementes kann zudem ein Mittelrohr bzw. Stützgerüst sein, das einen Innenraum im Filterelement begrenzt und den Filtermediumkörper stützt und stabilisiert. Der Filtermediumkörper ist beispielsweise faltenförmig ausgebildet und an seinen beiden gegenüberliegenden, axialen Stirnseiten mit jeweils einer Endscheibe versehen. Das Stützgerüst weist auf seiner radial außen liegenden Seite das Coalescer-Element auf und umgreift das innen liegende Wasserabscheidesieb. Sämtliche Bauteile, also das Filterelement mit dem Filtermediumkörper, das Stützgerüst, das Coalescer-Element und das Wasserabscheidesieb sind vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet. In Betracht kommt aber auch eine nicht-zylindrische Ausführung, beispielsweise mit einem ovalen Querschnitt.
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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 in perspektivischer Ansicht einen Flüssigkeitsfilter zur Kraftstofffiltration,
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2 in perspektivischer, teilgeschnittener Ansicht ein Filterelement, welches Bestandteil des Flüssigkeitsfilters ist, mit einem im inneren Reinraum angeordneten Wasserabscheidesieb,
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3 ein schalenförmiges Gewebeträgerteil, das Bestandteil des Wasserabscheidesiebs ist, mit einem an der Außenseite angeordneten Siebgewebe,
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4 eine Draufsicht auf das schalenförmige Gewebeträgerteil gemäß 3.
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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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1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Flüssigkeitsfilter 1 zur Filtration von Kraftstoff, vorzugsweise von Dieselkraftstoff. In einem Aufnahmeraum in einem Filtergehäuse 2 des Flüssigkeitsfilters 1 ist ein Filterelement zur Filtration des Kraftstoffes eingesetzt. Im oberen, stirnseitigen Bereich des Filtergehäuses 2 ist eine Heizeinrichtung 3 angeordnet, in der der zugeführte Kraftstoff vor dem Einleiten in das Filtergehäuse 2 vorgewärmt wird. Des Weiteren befinden sich im oberen Bereich des Filtergehäuses 2 eine radiale Zuströmleitung 4 für die Zufuhr des unfiltrierten Kraftstoffes und eine radiale Abströmleitung 5 für die Ableitung des filtrierten Kraftstoffes.
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In 2 ist das Filterelement 6, das in das Filtergehäuse einsetzbar ist, in perspektivischer und teilgeschnittener Ansicht gezeigt. Der Filtermediumkörper 12 des Filterelementes 6 ist als Faltenfilter ausgebildet und an beiden Stirnseiten von jeweils einer Endscheibe 13 bzw. 14 eingefasst.
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Das Filterelement 6 ist zylindrisch ausgebildet und wird radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt. Die Außenseite des Filtermediumkörpers 12 bildet die Roh- bzw. Anströmseite, der zylindrische Innenraum im Filterelement 6 den Reinraum 7, aus dem das gereinigte Fluid axial abgeleitet wird. In den Reinraum 7 des Filterelementes 6 ist ein Mittelrohr bzw. Stützgerüst 8 eingesetzt, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht und den Filtermediumkörper 12 des Filterelementes 6 stützt und diesem Stabilität verleiht. Das Stützgerüst 8 kleidet den Reinraum 7 aus.
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An der radial innen liegenden Seite des Filtermediumkörpers 12 befindet sich ein Coalescer-Element 9, das radial nach innen von dem Stützgerüst 8 begrenzt wird. Am Coalescer-Element 9 erfolgt eine Agglomeration fein verteilter Wassertröpfchen im Kraftstoff, wodurch sich diese zu größeren Tröpfchen anreichern.
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Im Reinraum 7 befindet sich ein hohlzylindrisches Wasserabscheidesieb 11 mit einem kleineren Außendurchmesser als das Stützgerüst 8, so dass ein zwischenliegender Ringraum gebildet ist. Das Wasserabscheidesieb 11 erstreckt sich axial ebenso wie das Stützgerüst 8 über die gesamte Länge des Reinraums 7 bzw. des Filterelementes 6. Das Wasserabscheidesieb weist an einem Gewebeträger ein Siebgewebe auf, an dem die Wasserabscheidung erfolgt. Die abgeschiedenen Wassertröpfchen werden nach unten abgeleitet und in einem Wassersammelraum gesammelt.
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In die Wandung des Siebgewebes des Wasserabscheidesiebs 11 ist eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen eingebracht, über die der gereinigte Kraftstoff aus dem Ringraum zwischen Stützgerüst 8 und Wasserabscheidesieb 11 radial nach innen in das Innere des Wasserabscheidesiebs einströmen kann. Anschließend erfolgt die axiale Ableitung des gereinigten und von den Wassertröpfchen befreiten Kraftstoffes über die axial oben liegende Stirnseite des Reinraumes 7, welche mit der Abströmleitung 5 strömungsverbunden ist.
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Im Bereich der oberen Endscheibe 6, über deren zentrale Öffnung das gereinigte Fluid aus dem Reinraum 7 abgeleitet wird, weist das Wasserabscheidesieb 11 einen radial verbreiterten Kragen 15 auf, der über Schnapp- bzw. Rasthaken 16 rastschlüssig mit der Endscheibe 13 verbunden ist. Die Rasthaken 16 sind an der nach innen gerichteten Seite an der Endscheibe 13 angeformt bzw. einteilig mit der Endscheibe 13 ausgebildet. Im verbundenen Zustand hintergreifen die Rasthaken 16 eine umlaufende, radial außen liegende Ringschulter am Kragen 15.
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Auf ihrer axial nach außen weisenden Stirnfläche weist die Endscheibe 13 einen axial überstehenden Stützkragen 20 auf, auf den ein Deckel 18 aufgesetzt ist. An der radial innen liegenden Seite des Stützkragens 20 befindet sich ein Dichtring 19, der sich radial nach innen an einem Abschnitt der Endscheibe 13 abstützt.
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In den 3 und 4 ist jeweils ein Gewebeträgerteil 22a dargestellt, das halbschalenförmig ausgebildet ist und Bestandteil eines ein Stützgerüst bildenden Gewebeträgers 22 ist. Der Gewebeträger 22 bildet gemeinsam mit dem Siebgewebe 23 das Wasserabscheidesieb 11.
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Das Gewebeträgerteil 22a ist als Halbschale ausgeführt, zwei derartige Gewebeträgerteile 22a lassen sich zu einem hohlzylindrischen Gewebeträgerteil 22 zusammensetzen. Das Siebgewebe 23 liegt an der Außenseite des Gewebeträgers 22 und wird von diesem getragen. Das Siebgewebe 23 kann einteilig mit dem Gewebeträger 22 ausgeführt sein; in diesem Fall weist jedes Gewebeträgerteil 22a auf seiner Außenseite ein Siebgewebe 23 auf. Möglich ist aber auch eine separate Ausführung eines Siebgewebes 23, welches hohlzylindrisch, umlaufend geschlossen ausgebildet ist und nach dem Zusammensetzen von zwei Gewebeträgerteilen 22a zu einem hohlzylindrischen Stützgerüst auf die Außenseite des Gewebeträgers 22 aufgesetzt und mit diesem verbunden wird, beispielsweise mittels Schweißen.
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Das Gewebeträgerteil 22a weist Längs- und Querstreben auf, zwischen denen große Öffnungen gebildet sind, welche von dem Siebgewebe 23 überdeckt sind. Das Siebgewebe 23 besitzt demgegenüber wesentlich kleinere Durchströmöffnungen, durch die das zu reinigende Fluid radial von außen nach innen hindurchströmen kann. Das Siebgewebe 23 besitzt eine verhältnismäßig glattflächige Außenseite, was die Abscheidung von Wassertröpfchen unterstützt. Die Längs- und Querstreben des Gewebeträgers 22 liegen radial nach innen versetzt und stellen somit kein Strömungshindernis für das abgeschiedene Wasser dar.
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Je zwei identisch ausgebildete Gewebeträgerteile 22a können zu einem hohlzylindrischen, umlaufenden Gewebeträger 22 zusammengesetzt werden. Hierbei wird ein zweiter Gewebeträger 22a, der identisch zu dem in den 3 und 4 dargestellten Gewebeträger ausgebildet ist, in einer um 180° verschwenkten Position mit dem ersten Gewebeträger 22a zusammengefügt, so dass sich die Gewebeträger an der Längsebene 24 (4) mit ihren Wandungen berühren. Die Längsebene 24 verläuft parallel zur Längsachse des Filters.
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Die Verbindung von zwei Gewebeträgerteilen 22a erfolgt in formschlüssiger Weise mittels Formschlusselementen 25 bis 28, die an der Stirnseite der beiden seitlichen Wandungen angeordnet sind, welche in der Längsebene 24 liegen. An jeder Wandung sind übereinanderliegend vier unterschiedliche Formschlusselemente 25 bis 28 angeordnet, die in umgekehrter Reihenfolge auch an der gegenüberliegenden Wandung des Gewebeträgerteils 22a vorhanden sind. Ein erstes Formschlusselement 25 ist als überstehender Zapfen ausgeführt, dem eine Ausnehmung 26 zugeordnet ist. Ein weiteres Formschlusselement 27 weist stirnseitig einen Haken auf; diesem Formschlusselement ist eine Eingriffsöffnung 28 zugeordnet, an der der Haken des Formschlusselementes 27 vorteilhafterweise verrasten kann.
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Zwei halbschalenförmige Gewebeträgerteile 22a vorzusehen, die zu einem umlaufenden, geschlossenen Gewebeträgerteil zusammenzusetzen sind, bietet fertigungstechnische Vorteile. Jedes Gewebeträgerteil 22a besteht aus Kunststoff und wird im Spritzgießverfahren hergestellt. Auf Grund der Ausführung als Halbschale kann nach dem Spritzgießen der Kern des Werkszeugs ohne Probleme in Radialrichtung aus dem Gewebeträgerteil 22a entfernt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1044327 C [0002]
- WO 2004/082804 A1 [0003]
