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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement sowie einen Fluidfilter mit einer radialen Entlüftungsbohrung.
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Stand der Technik
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Zum Filtrieren von Fluiden, wie insbesondere Kraftstoffen, werden in der Praxis Fluidfilter eingesetzt, deren Filterelemente in der Regel ein ringförmig angeordnetes Filtermedium aufweisen, das zwischen zwei Endscheiben gehalten ist. Das Filtermedium kann insbesondere als ein sternförmig gefalteter Balg ausgebildet sein und beispielsweise aus einem Vlies oder einem anderen Textil bestehen.
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Die Funktion des Fluidfilters bzw. des Filterelements kann durch den Eintrag eines größeren Gas- bzw. Luftvolumens in den Fluidfilter empfindlich gestört werden. Das Filtermedium stellt für den Durchtritt des eingetragenen Gas- bzw. Luftvolumens häufig eine unüberwindbare Barriere dar, sodass sich das eingetragene Gas- bzw. Luftvolumen fluidisch vor dem Filtermedium des Filterelements, d. h. auf der sogenannten Fluidrohseite, ansammelt. Aufgrund der Kompressibilität bzw. des Expandiervermögens des eingetragenen Gases bzw. der eingetragenen Luft kann es im Fluidfilter zu Durchflussstörungen und im Extremfall zu einer vollständigen Unterbrechung der Fluidsäule kommen. Dies ist insbesondere bei kritischen Anwendungen, wie beispielsweise bei der Kraftstofffiltration für Verbrennungskraftmaschinen, nachteilig.
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Aus der
WO 2007/010037 A1 ist ein Kraftstofffilter bekannt geworden, der mit einer Entlüftungseinheit versehen ist. Die Entlüftungseinheit weist einen Strömungskanal auf, über den Gase, die sich in einem stirnseitigen Bereich des Filtergehäuses ansammeln, auszuleiten sind. Der Strömungskanal erstreckt sich in axialer Richtung durch eine stirnseitige Endscheibe des Filterelements hindurch und verbindet eine Fluidrohseite des Filterelements mit dessen Fluidreinseite. Im Betrieb kann dadurch in den Fluidfilter eingetragene Luft bzw. eingetragenes Gas unter Umgehung des Filtermediums auf die Fluidreinseite gelangen und gemeinsam mit dem gefilterten Kraftstoff aus dem Filterelement herausgeführt werden. Der Strömungskanal ist eingangsseitig mit einem Sieb- oder Filterkörper überdeckt, der mittels eines auf die Endscheibe aufgeklipsten Halterings an am Filterelement befestigt ist.
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Das bekannte Filterelement kann aufgrund des benötigten Bauraums bei engen Einbauverhältnissen, wie beispielsweise bei sogenannten (Kraftstoff-)Wechselfiltern, bei denen das Filtergehäuse gemeinsam mit dem darin angeordneten Filterelement ausgetauscht wird, nur bedingt eingesetzt werden. Darüber hinaus ist das Filterelement nur aufwändig produzierbar und deshalb in der Herstellung kostenintensiv.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filterelement sowie einen Fluidfilter anzugeben, die eine Entlüftung erlauben und die bei einfachem konstruktivem Aufbau einen geringen Einbauraum benötigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die das Filterelement betreffende Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Der erfindungsgemäße Fluidfilter weist die in Patentanspruch 8 angegebenen Merkmale auf.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fluidfilter ist die Entlüftungsbohrung in einem Fluidauslassstutzen angeordnet, der sich von dem Filterelement über eine der beiden Endscheiben hinaus in axialer Richtung wegerstreckt. Die Entlüftungsbohrung erstreckt sich durch die Wandung des Fluidauslassstutzens in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung hindurch. Dadurch benötigt das Filterelement einen geringeren Einbauraum und kann auf einfache und kostengünstige Weise produziert werden.
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Die Entlüftungsbohrung ist vorzugsweise mit einem Siebelement versehen, um größere und große partikuläre Verunreinigungen, die über die Entlüftungsbohrung unter Umgehung des Filtermediums auf die Reinseite des Filterelements gelangen, abzutrennen bzw. zurückzuhalten. Im Betriebseinsatz des Filterelements kann dadurch einer unerwünschten Beschädigung von dem Filterelement fluidisch nachgeschalteten Baugruppen, wie beispielsweise einer Pumpe, einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder auch einer Verbrennungskraftmaschine, zuverlässig entgegengewirkt werden.
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Das Siebelement ist dabei nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Entlüftungsbohrung fluidisch nachgeschaltet angeordnet. So kann das Siebelement beispielsweise an der Innenwand des Fluidauslassstutzens unmittelbar anliegen und ggf. an der Innenwand direkt befestigt sein. Alternativ kann das Siebelement auch vom Auslassstutzen in radialer Richtung beabstandet angeordnet sein. Bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen kann das Filterelement mit einer besonders geringen Baugröße realisiert werden, sodass dieses auch bei einem geringen Einbauraum, wie etwa einem Wechselfilter, ohne Weiteres eingesetzt werden kann.
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Die Entlüftungsbohrung kann nach der Erfindung insbesondere einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, der so bemessen ist, dass ein im Betrieb durch die Entlüftungsbohrung hindurchtretendes Gas- bzw. Luftvolumen verwirbelt und dadurch in Gas- bzw. Luftbläschen mit einem jeweils kleineren Teilvolumen zerteilt wird. In der Praxis hat sich dabei ein freier Durchgangsquerschnitt von unter 2,5 mm, insbesondere von ungefähr 2 mm bewährt. Dadurch kann eine Beschädigung bzw. eine Funktionsstörung von Baugruppen oder Bauteilen, die dem Filterelement fluidisch nachgeschaltet sind (Pumpe/Kraftstoffeinspritzsystem/Verbrennungskraftmaschine entgegengewirkt werden. Diesbezüglich hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn das Siebelement bezüglich seiner Maschenweite und seiner umfangsseitigen Anströmflächen derart ausgebildet ist, dass größere Gas- oder Luftvolumina in kleinere Teilvolumina, d. h. kleinere Einzelbläschen, zerteilt wird. Das Siebelement dient dann mit anderen Worten als ein sogenannter „bubble breaker”.
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Bei einem hohen Verschmutzungsgrad des dem Filterelement zuströmenden Fluids besteht die Gefahr, das sich eine einzelne Entlüftungsbohrung des Filterelements im Betrieb zügig zusetzt. Das Filterelement kann deshalb mit mehreren solcher Entlüftungsbohrungen versehen sein. Die Entlüftungsbohrungen sind dabei vorzugsweise in Umfangsrichtung des Fluidauslassstutzens voneinander, vorzugsweise regelmäßig, beabstandet angeordnet. Dadurch kann eine besonders effiziente Entlüftung ermöglicht werden.
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Das Siebelement ist nach der Erfindung vorzugsweise als ein im Filterelement angeordnetes Siebrohr ausgebildet, das einer Endabscheidung von in dem Fluid enthaltenem Wasser dient. Das Siebrohr weist in diesem Falle somit eine Doppelfunktion auf. Zum einen dient das Siebrohr der Abscheidung von partikulären Verunreinigungen, die im Betrieb des Filterelements über die Entlüftungsbohrung von der Fluidrohseite des Filterelements unter Umgehung des Filtermediums auf die Reinseite des Filterelements gelangen. Darüber hinaus dient das Siebrohr als Endabscheiderstufe einer Wasserabscheideeinrichtung, mittels derer in dem zu filternden Fluid enthaltenes Wasser aus dem Fluid abgeschieden werden kann. Bei dieser Bauart ist die Gefahr eines unerwünschten Zusetzens des Siebrohrs durch partikuläre Verunreinigungen, die mit dem Gas bzw. mit der Luft über die Entlüftungsbohrung auf die Reinseite des Filterelements gelangen, gering. Dies ist für die Standzeit des Filterelements von Vorteil.
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Die Wasserabscheideeinrichtung des Filterelements weist dazu bevorzugt einen Wasserabscheidespalt auf, der zwischen dem Siebrohr und einem Mittelrohr ausgebildet ist, das Mittelrohr umgreift das Siebrohr und dient einer innenseitigen Abstützung des Filtermediums bzw. auch einer oder mehreren dem Filtermedium fluidisch nachgeschaltet angeordneten Coalscerlagen.
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Der Fluidauslassstutzen des Filterelements kann nach der Erfindung durch die eine Endscheibe gebildet sein. Alternativ kann der Fluidauslassstutzen auch durch das Siebrohr selbst, d. h. durch einen freien Endabschnitt des Siebrohrs, gebildet sein. In beiden Fällen kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden, wodurch das Filterelement vereinfacht und auf kostengünstige Weise produzierbar ist.
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Der erfindungsgemäße Fluidfilter, insbesondere zum Filtern von Kraftstoff, umfasst ein Filtergehäuse und ein in dem Filtergehäuse angeordnetes Filterelement, das in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist. Der Fluidfilter kann insbesondere als ein Leitungseinbaufilter bzw. als ein sogenannter Wechselfilter ausgebildet sein.
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Das Filtergehäuse des Fluidfilters weist bevorzugt ein Deckelteil mit einer zentral angeordneten Auslassöffnung auf und die mit dem Fluidauslassstutzen des Filterelements fluidisch verbunden ist. Das Deckelteil kann mehrere Einlassöffnungen für das Fluid aufweisen, die ringförmig um die Auslassöffnung herum angeordnet sind. Die Einlassöffnungen können jeweils in Richtung der Längsachse des Fluidfilters mit einer Entlüftungsbohrung des Filterelements fluchten. Das Filtergehäuse kann bodenseitig einen Wasserssammelraum für aus dem zu filternden Fluid abgeschiedenem Wasser aufweisen.
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Besonders bevorzugt liegt das Filterelement mit dem Fluidauslassstutzen in axialer Richtung dichtend an dem Deckelteil des Filtergehäuses an. Zwischen dem Fluidauslassstutzen und dem Deckelteil kann ein, vorzugsweise elastisch verformbares, ringförmiges Dichtungselement, beispielsweise eine Flachdichtung, angeordnet sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen erläutert.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere Kraftstoff oder Öl, mit einem ringförmig angeordneten Filtermedium, das zwischen zwei Endscheiben gehalten ist und das von dem zu filternden Fluid in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung durchströmbar ist, wobei das Filterelement einen zentralen Fluidauslassstutzen mit einer Entlüftungsbohrung aufweist, die sich durch eine Wandung des Fluidauslassstutzens in einer zur Längsachse radialen Richtung hindurcherstreckt, in einer perspektivischen Ansicht;
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2 einen Fluidfilter mit einem Filtergehäuse, in dem das in 1 gezeigte Filterelement angeordnet ist, wobei die Entlüftungsbohrung des Filterelements einlasseitig eine Fluidrohseite des Fluidfilters und eine Fluidreinseite des Fluidfilters fluidisch miteinander verbindet, so dass ein in den Fluidfilter eingetragenes Luft- oder Gasvolumen über die Entlüftungsbohrung und unter Umgehung des Filtermediums des Filterelements auf die Fluidreinseite des Filterelements gelangen kann, in einer teilweise freigeschnittenen perspektivischen Ansicht; und
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3 den Fluidfilter aus 2 in einem perspektivischen Längsschnitt.
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1 zeigt ein Filterelement 10 zum Filtern eines Fluids, insbesondere Kraftstoff oder Öl. Das Filterelement 10 weist eine erste und eine zweite Endscheibe 12, 14 auf. Zwischen den beiden Endscheiben 12, 14 ist ein Filtermdedium 16 angeordnet, das als ein sternförmig gefalteter Balg ausgebildet ist. Das Filtermedium 16 ist ringförmig um die Längsachse 18 des Filterelements 10 angeordne und von dem zu filternden Fluid in einer zur Längsachse 18 radialen Richtung von außen nach innen durchströmbar. Das Filtermedium 16 kann beispielsweise aus einem Vlies oder aus einem anderen Textil bestehen.
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Das Filterelement ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungbeispiel im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Längsachse 18 aufgebaut.
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Die erste Endscheibe 12 des Filterelements 10 ist mit einem Fluidauslassstutzen 20 versehen, der einem Herausführen des Fluids aus dem Filterelement 10 dient. Der Fluidauslassstutzen 20 steht von der ersten Endscheibe 12 in axialer Richtung nach außen weg und weist eine mit 22 bezeichnete Auslassöffnung auf. Der Fluidauslassstutzen ist als ein zur Endscheibe separates Bauteil ausgeführt.
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Dem Fluidauslassstutzen 20 liegt innenseitig ein Siebrohr 24 an, das mit Durchtrittsöffnungen für das Fluid versehen ist. Das Siebrohr 24 dient primär als Endabscheider zum Abscheiden von in dem Fluid enthaltenem Wasser. Im Innern des Siebrohrs ist ein zentraler Steigkanal 26 des Filterelements gebildet, der mit der Auslassöffnung des Fluidauslassstutzens 20 fluidisch verbunden ist. Das Siebrohr 24 kann aus einem Kunststoff bestehen und insbesondere als Spritzgussteil ausgeführt sein. Es versteht sich, dass der Fluidauslassstutzen 20 dem Siebrohr angeformt sein kann. Alternativ kann der Fluidauslassstutzen 20 auch der ersten Endscheibe 12 des Filterelements 10 angeformt sein.
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Wie aus 1 hervorgeht, ist der Fluidauslassstutzen 20 vorliegend über einen Ringbund 28 an der ersten Endscheibe 12 außenseitig abgestützt. Der Ringbund 26 kann dem Fluidauslassstutzen 20 angeformt sein.
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Der Fluidauslassstutzen 20 ist mit einer Entlüftungsbohrung 30 versehen, die sich durch dessen Wandung 32 in einer zur Längsachse 18 radialen Richtung hindurcherstreckt. Durch die Entlüftungsbohrung 30 ist somit eine dem Filtermedium fluidisch nachgeschaltete Fluidreinseite des Filterelements 10, hier der zentrale Steigkanal 26, mit der Außenseite des Fluidauslassstutzens 20 bzw. der ersten Endscheibe 12 des Filterelements 10 fluidisch verbunden. Die Entlüftungsbohrung 30 kann einen lichten Durchgangsquerschnitt von 1 mm bis 2,5 mm, bevorzugt von ungefähr 2 mm, aufweisen. Nach einem in der Zeichnung nicht näher wiedergegebenen Ausführungsbeispiel kann das Filterelement mit mehreren Entlüftungsbohrungen versehen sein. Die Entlüftungsbohrungen sind in diesem Falle bevorzugt in Umfangsrichtung des Fluidauslassstutzens voneinander beabstandet angeordnet. Über die Entlüftungsöffnung bzw. Entlüftungsöffnungen kann im Betriebseinsatz des Filterelements ein außerhalb des Filterelements angesammeltes Gas- oder Luftvolumen unter Umgehung des Filtermediums in das Innere des Filterelements und über den Fluidauslassstutzen aus dem Filterelement evakuiert, d. h. herausgeführt werden.
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In 2 ist ein Fluidfilter 100 in einer teilweise freigeschnittenen perspektivischen Darstellung gezeigt. Der Fluidfilter 100 weist ein Filtergehäuse mit einem Behälterteil 36 und mit einem daran befestigten Deckelteil 38 auf. Das Deckelteil 38 ist randseitig am Behälterteil 36 druck- und fluiddicht festgebördelt, kann aber auch in anderer Weise mit dem Behälterteil 36 druck- und fluiddicht verbunden sein.
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In dem Filtergehäuse 100 ist das in 1 gezeigte Filterelement 10 angeordnet. Das Deckelteil 38 weist einen Fluidauslass 40 für das Fluid auf. Der Fluidauslass 40 ist relativ zur Längsachse 42 des Fluidfilters 100 zentral am Deckelteil 38 angeordnet. Die Längsachse des Fluidfilters kann, wie dies hier der Fall ist, mit der Längsachse des Filterelements zusammenfallen.
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Im Deckelteil 36 sind mehrere Einlassöffnungen 44 ausgebildet, über die das Fluid in den Fluidfilter 100 gelangt. Die Einlassöffnungen 44 sind kreisförmig und voneinander beabstandet um die Längsachse 42 des Fluidfilters 10 herum angeordnet. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Fluidfilters ist jeder der Einlassöffnungen 44 jeweils eine Entlüftungsbohrung des Fluidauslassstutzens zugeordnet.
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Das Deckelteil 38 des Filtergehäuses greift innenseitig mit einem ringförmigen Randprofil 46 in den Fluidauslassstutzen 20 des Filterelements 10 ein. Der Fluidauslassstutzen liegt mit seiner Wandung stirnseitig über ein ringförmiges Dichtungselement 48 an dem Deckelteil 36 innenseitig an. Das Deckelteil 38 ist außenseitig mit einem Dichtring 50 versehen, um einen druck- und flüssigkeitsdichten Anschluss des Fluidfilters 100, beispielsweise an einen Filterkopf (nicht gezeigt) zu ermöglichen.
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In 3 ist der vorstehend im Zusammenhang mit 2 erläuterte Fluidfilter 100 in einem Längsschnitt und in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die zweite Endscheibe 14 des Filterelements 10 liegt über ein Radialdichtungselement 52 an dem Behälterteil 36 innenseitig dichtend an. Über das Radialdichtungselement 52 ist eine dem Filtermedium 16 fluidisch vorgeschaltete Fluidrohseite 54 gegenüber einer dem Filtermedium 16 fluidisch nachgeordneten Fluidreinseite 56 des Fluidfilters 100 gehäuseseitig abgedichtet.
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Das Siebrohr 24 mit dem Fluidauslassstutzen 20 und der Entlüftungsbohrung 30 ist gut zu erkennen. Die Entlüftungsbohrung 30 verbindet die Fluidrohseite 54 mit der Fluidreinseite 56 des Fluidfilters 10. Das Siebrohr 24 ist der Entlüftungsbohrung 30 fluidisch nachgeschaltet angeordnet. Mit anderen Worten ist das Siebrohr der Entlüftungsbohrung 30 und der Auslassöffnung 22 des Filterelements 10 bzw. dem Fluidauslass 40 des Fluidfilters 100 fluidisch zwischengeschaltet. Partikuläre Verunreinigungen, die von der Fluidrohseite 54 über die Entlüftungsbohrung 30 in das Innere des Filterelements 10, d. h. auf die Fluidreinseite 56, gelangt sind, aus dem Fluid abgetrennt werden, bevor das Fluid aus dem Filterelement 10 herausgeführt wird.
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Das Filterelement 10 weist eine oder mehrere reinseitig angeordnete Coalescerlage(n) 58 auf. Die gezeigte Coalescerlage 58 und das Filtermedium 16 sind innenseitig an einem Mittelrohr 60 abgestützt. Das Mittelrohr 60 ist in an sich bekannter Weise als ein Gitterrohr ausgeführt. Zwischen dem Mittelrohr 60 und dem Siebrohr 24 ist ein ringförmiger Wasserabscheidespalt 62 ausgebildet. Der Wasserabscheidespalt 62 ist einenends, d. h. nach unten hin, offen ausgebildet. Aus dem zu filternden Fluid abgeschiedenes Wasser kann sich dadurch – der Schwerkraft folgend – nach unten hin absetzen und aus dem Filterelement 10 herausgeführt werden.
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Das Filtergehäuse des Fluidfilters 100 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nach unten hin offen ausgebildet. Am Behälterteil 36 ist untenseitig ein Innengewinde 64 ausgebildet, in das ein Bodenteil (nicht gezeigt) einschraubbar ist, um das Filtergehäuse untenseitig zu verschließen. Alternativ kann das Filtergehäuse über das Innengewinde auf ein zu dem Innengwinde korrespondierendes Außengewinde einer nicht näher wiedergegebenen Fluidfilterhalterung aufgeschraubt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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