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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Siebfilterelement für ein Kraftstofffilterelement mit einer mehrstufigen Wasserabscheidungg sowie ein solches Krafstofffilterelement.
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Stand der Technik
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Kraftstofffilterelemente mit einer mehrstufigen Wasserabscheidung weisen typischerweise ein balgförmiges Filtermedium auf, das zwischen zwei Endscheiben angeordnet ist. Das Filtermedium, d. h. der Filterbalg, ist von dem zu filternden Kraftstoff in einer zur Längsachse des Filterelements radialen Richtung von außen nach innen durchstömbar. Das Filtermedium ist innenseitig an einem Stützrohr abgestützt, durch das ein druckbedingtes Kollabieren des Filtermediums verhindert wird. Die Wasserabscheideeinrichtung umfasst eine oder mehrere Coalescerlagen, mittels derer in dem Kraftstoff enthaltenes Wasser zu Wassertröpfchen agglomeriert werden kann. Zur effizienten Abscheidung dieser Wassertröpfchen aus dem Kraftstoff ist innerhalb des Stützrohrs unter Ausbildung eines als Wasserabscheidespalt dienenden Zwischenraums ein Siebfilterelement mit einem Siebfilter angeordnet, die als Endabscheider für die Wassertröpfchen dient. Der Wasserabscheidespalt ist im Einbauzustand des Filterelements nach unten hin offen ausgebildet, um ein schwerkraftbedingtes Ablaufen des Wassers aus dem Kraftstofffilterelement in einen Wassersammelraum eines Filtergehäuses zu ermöglichen. Das Siebfilterelement muss in einem von der Montage des Stützrohrs separaten Arbeitsschritt an einer der beiden Endscheiben befestigt, insbesondere in dieser eingeklipst, werden. Dies bedingt einen erhöhten Montageaufwand und kann zu unerwünschten Undichtigkeiten im Bereich der Anbindung des Siebfilterelements an der Endscheibe führen.
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Ein vorgenanntes Kraftstofffilterelement ist beispielsweise aus der
WO 2011/107264 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Siebfilterelement anzugeben, das eine vereinfachte und insgesamt kostengünstigere Herstellung eines Kraftstofffilterelements mit einer mehrstufigen Wasserabscheideeinrichtung erlaubt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstofffilterelement mit einem solchen Siebfilterelement anzugeben, das insgesamt einfacher und kostengünstiger produziert werden kann.
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Die die Siebfilterelement betreffende Aufgabe wird durch eine Siebfilterelement mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße Kraftstofffilterelement weist die in Patentanspruch 9 angegebenen Merkmale auf.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Siebfilterelement umfasst einen rohrförmigen Siebfilter und ein Stützrohr, wobei das Stützrohr den Siebfilter in einer zur Längsachse der Siebfilterelement radialen Richtung umgreift und wobei an dem Stützrohr Verbindungsstege angeformt sind, über die das Stützrohr mit dem Siebfilter unter Ausbildung eines Zwischenraums verbunden ist. Das erfindungsgemäße Siebfilterelement weist somit eine Doppelfunktion auf. Einerseits bietet es die Funktionalität eines Siebfilters, andererseits weist es durch das Stützrohr eine integrierte Filterbalgabstützung auf. Der Siebfilter ist gemeinsam mit dem Stützrohr als ein einziges Montagebauteil ausgebildet. Dies bietet Kostenvorteile. Darüber hinaus wird dadurch ein kompakterer Bauraum der Siebfilterelements und auch des Kraftstofffilterelements ermöglicht, weil sich zusätzliche Befestigungsmittel, beispielsweise zum Einklipsen des Siebrohrelements in die Endscheibe des Kraftstofffilterelements, erübrigen. Undichtigkeiten im Bereich der Anbindung des Siebfilters des Siebfilterelements an eine Endscheibe oder ein anderes Bauteil des Kraftstofffilterelements können ohne ein zusätzliches Dichtungselement, wie beispielsweise ein elastomeren O-ring, vermieden werden.
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Der Siebfilter und die Verbindungsstege sind vorzugsweise miteinander verschweißt. Dies setzt selbstverständlich voraus, dass die Materialien des Siebfilters und der Verbindungsstege miteinander verschweißbar sind. Bewährt haben sich diesbezüglich verschweißbare Polyamide oder auch Polyesterwerkstoffe.
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Alternativ kann der Siebfilter auch abschnittsweise im Material der Verbindungsstege eingebettet sein. Dadurch können Siebfilter, beispielsweise aus Metall oder einem beschichteten Werkstoff, eingesetzt werden, die mit dem Material der Verbindungsstege nicht verschweißbar sind.
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Besonders bevorzugt sind der Siebfilter und das Stützrohr des Siebfilterelements koaxial zur Längsachse des Siebfilterelements angeordnet. Dies ermöglicht eine vereinfachte Fertigung und Montage des Siebfilterelements in einem Kraftstofffilterelement. Der Siebfilter und das Stützrohr können nach der Erfindung zur Längsachse des Siebfilterelements rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
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Das Stützrohr des Siebfilterelements weist im konstruktiv einfachsten Fall Längs- und Querstege auf. Dadurch können Durchtrittsöffnungen des Stützrohrs für den Kraftstoff auf einfache Weise mit definierter Größe bereitgestellt werden.
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Nach der Erfindung sind die Verbindungsstege vorzugsweise direkt an den Längsstegen des Stützrohrs angeformt. Dadurch kann eine hohe mechanische Belastbarkeit des Stützrohrs gewährleistet werden. Darüber hinaus bietet dies fertigungstechnische Vorteile bei der Spritzgussfertigung des Siebfilterelements.
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Aus Stabilitätsgründen erstrecken sich die Verbindungsstege nach der Erfindung vorzugsweise über die gesamte Länge des Siebfilterteils.
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Die Verbindungsstege können insbesondere in Umfangsrichtung des Siebfilterelements voneinander regelmäßig beabstandet angeordnet sein. Dadurch kann über den gesamten Umfang eine im Betriebszustand des Siebfilterelements einheitliche mechanische Belastbarkeit des Siebfilterelements gegenüber Druckbelastungen erreicht werden.
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Der zwischen dem Siebfilter und dem Stützrohr ausgebildete Zwischenraum, welcher im Einbauzustand des Siebfilterelements im Kraftstofffilterelement den Wasserabscheideraum bildet, ist nach der Erfindung bevorzugt einenends mittels eines ringförmigen Deckelteils verschlossen. Das Deckelteil ist mit dem Stützrohr einstückig ausgebildet.
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Dadurch kann eine fluid- und druckdichte Anbindung des Siebfilters mit dem Stützrohr auf einfache Weise sichergestellt werden. Das Deckelteil ist dabei in einer zu den Verbindungsstegen entsprechenden Weise mit dem Siebfilter verschweißt oder aber der Siebfilter ist in das Material des Deckelteils eingebettet.
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Das Siebfilterelement kann zwecks einer nochmals weiter vereinfachten Montage an einer Endscheibe des Kraftstofffilterelements am deckelteilseitigen Ende einen Befestigungsbund aufweisen, der in axialer Richtung über das Deckelteil hervorsteht. Dadurch kann das Siebfilterelement vereinfacht mit einer Endscheibe verschweißt werden.
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Das Kraftstofffolterelement umfasst zwei Endscheiben, zwischen denen ein Filtermedium angeordnet ist und eine mehrstufige Wasserabscheideeinrichtung zum Abscheiden von in dem zu filternden Fluid enthaltenem Wasser, wobei die Wasserabscheideeinrichtung erfindungsgemäß ein vorstehend erläutertes Siebfilterelement aufweist und wobei das Filtermedium innenseitig an dem Stützrohr des Siebfilterelements abgestützt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilterelement erübrigt sich ein Montageschritt, weil das Stützrohr und der Siebfilter als eine gemeinsame Einheit montiert werden können. Darüber hinaus können sich zusätzliche Dichtungselemente im Bereich der Anbindung des Siebfilters an einer bzw. beiden Endscheiben erübrigen.
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Das Siebfilterelement ist vorzugsweise mit zumindest einer der beiden Endscheiben verschweißt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt.
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Die in der Zeichnung dargestellten Merkmale sind so dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar sind. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder aber zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Siebfilterelement mit einem Siebrohr und einem daran angeformten Stützrohr für ein Filtermedium für ein Kraftstofffilterelement mit einer mehrstufigen Wasserabscheideeinrichtung, in einer perspektivischen Ansicht; und
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2 ein Kraftstofffilterelement mit einer mehrstufigen Wasserabscheideeinrichtung, die das Siebfilterelement aus 1 umfasst, in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt ein Siebfilterelement 10 mit einem rohrförmigen Siebfilter 12, der im Wesentlichen koaxial zur Längsachse 14 des Siebfilterelements 10 ausgebildet ist. Der Siebfilter 12 dient im Einbauzustand innerhalb eines in 2 näher wiedergegebenen Kraftstofffilterelements als Endabscheider für aus dem Kraftstoff abzutrennende Wassertröpfchen und weist Sieböffnungen 16 für den Kraftstoff auf.
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Der Siebfilter 12 weist Verbindungsstege 18 aus einem thermoplastischen Kunststoff auf, die sich in einer zur Längsachse 14 des Siebfilterelements 10 radialen Richtung vom Siebfilter 12 nach außen wegerstrecken. Der Siebfilter 12 ist mit den Verbindungsstegen 18 verschweißt, d. h. einstückig mit den Verbindungsstegen 18 ausgebildet. Alternativ kann der Siebfilter auch in das Kunststoffmaterial der Verbindungsstege 18 eingebettet sein. Im letztgenannten Fall kann der Siebfilter 12 beispielsweis aus Metall bestehen. Die Verbindungsstege 18 sind in diesem Fall an den Siebfilter 12 angespritzt bzw. der Siebfilter 12 ist von den Verbindungsstegen 18 abschnittsweise umspritzt.
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Die Verbindungsstege 18 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge 20 des Siebfilters 12. An den Verbindungsstegen 18 ist außenseitig ein Stützrohr 22 angeformt. Das Stützrohr 22 ist somit mit den Verbindungsstegen 18 einstückig ausgebildet. Im Montagezustand des Siebfilterelements 10 in einem Filterelement dient das Stützrohr 22 der Abstützung eines Filtermediums. Das Stützrohr 22 weist dazu Längs- und Querstege 24, 26 auf, die miteinander verbunden sind. Das Stützrohr 22 ist somit im Sinne eines Gitterrohrs ausgebildet. Zwischen den Längs- und den Querstegen 24, 26 sind Durchtrittsöffnungen 28 für den Kraftstoff ausgebildet. Die dem Betrachter zuweisenden Querstege 26 sind aus Darstellungsgründen gebrochen wiedergegeben. Die Längsstege 24 fluchten in radialer Richtung mit den Verbindungsstegen 18, d. h. gehen in diese über. Die Längsstege 24 sind vorliegend (in Umfangsrichtung des Siebfilterelements) dicker ausgebildet, als die Verbindungsstege 18. Nach einem nicht näher gezeigten Ausführungsbeispiel können die Längsstege 26 und die Verbindungsstege 18 auch eine einheitliche Dicke aufweisen, sodass diese stufenfrei ineinander übergehen.
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Das Stützrohr 22 und der Siebfilter 12 sind mittels der Verbindungsstege 18 voneinander beabstandet und jeweils koaxial zur Längsachse 14 des Siebfilterelements angeordnet. Zwischen dem Siebfilter 12 und dem Stützrohr 22 ist auf diese Weise ein Zwischenraum 30 geschaffen. Der Zwischenraum 30 dient im Montagezustand des Siebfilterelements innerhalb eines Filterelements als Wasserabscheideraum.
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Wie aus 1 hervorgeht, ist der Zwischenraum 30 durch die Verbindungsstege 18 in Umfangsrichtung des Siebfilterelements gekammert (= segmentiert) ausgebildet.
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Der Zwischenraum 30 ist einenends offen ausgebildet und anderenends durch ein Deckelteil 32 in axialer Richtung verschlossen. Das Deckelteil 32 ist an dem Stützrohr 22, den Verbindungsstegen 18, und an dem Siebfilter 12 angeformt, d. h. mit diesen einstückig ausgebildet. Der Siebfilter 12 kann auch in dem Material des Deckelteils 32 eingebettet sein. Das Siebfilterelement 10 weist eine zentrale Auslassöffnung 34 auf, die von dem Deckelteil 32 in radialer Richtung begrenzt ist.
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Das Deckelteil 32 des Siebfilterelements weist eine zentrale (kreisförmige) Auslassöffnung 34 für den Durchtritt von Kraftstoff auf.
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An dem Stützrohr 22 und an dem Deckelabschnitt 32 ist ein ringförmiger Befestigungsabschnitt 36 angeformt, der von dem Deckelabschnitt 32 in axialer Richtung weg steht. Der Befestigungsabschnitt 36 dient dem Einbetten bzw. Verschweißen des Siebfilterelements 10 in/mit einer Endscheibe eines Filterelements. Es versteht sich, dass der Befestigungsabschnitt auch in Umfangsrichtung des Siebfilterelements segmentiert ausgebildet sein kann. Darüber hinaus kann der Befestigungsabschnitt 36 auch allein an dem Stützrohr 22 bzw. allein an dem Deckelteil 32 angeformt sein.
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In 2 ist ein Kraftstofffilterelement 100 mit dem in 1 gezeigten Siebfilterelement 10 gezeigt. Das Kraftstofffilterelement 100 dient dem Filtern von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, und wird im Betriebseinsatz in bekannter Weise im Filtergehäuse eines Filters (nicht gezeigt) angeordnet. Das Filterelement 100 kann auch als ein Ölfilterelement ausgebildet sein.
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Das Kraftstofffilterelement 100 weist eine erste und eine zweite Endscheibe 38, 40 auf, zwischen denen ein Filtermedium 42 angeordnet ist. Das Filtermedium 42 ist beispielhaft als sternförmig gefalteter Filterbalg ausgebildet und beidenends mit den Endscheiben 38, 40 verschweißt. Der zu filternde Kraftstoff durchströmt das Filtermedium 42 entlang des mit 44 bezeichneten Pfeils in einer zur Längsachse 46 des Kraftstofffilterelements 100 radialen Richtung von außen nach innen.
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Zum Abtrennen von in dem zu filternden Kraftstoff enthaltenem Wasser dient eine mit 48 bezeichnete Wasserabscheideeinrichtung. Die Wasserabscheideeinrichtung umfasst eine erste und eine zweite Coalescerlage 50, 52, die in Strömungsrichtung des zu filtrierenden Kraftstoffs hinter dem Filtermedium 42, d. h. reinseitig, hintereinanderliegend angeordnet sind. Die beiden Coalsescerlagen 50, 52 können sich in ihren Materialeigenschaften sowie in ihrer Dicke voneinander unterscheiden (Feincoalscer/Grobcoalescer). Die beiden Coalescerlagen 50, 52 sind somit relativ zum Filtermedium 42 reinseitig angeordnet. Die Wasserabscheideeinrichtung 48 kann auch nur eine Coalescerlage 50, 52 aufweisen.
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Das Filtermedium 42 ist gemeinsam mit den beiden Coalescerlagen 50, 52 an dem Stützrohr 22 des Siebfilterelements 10 abgestützt. Die radial innere Coalscerlage 52 liegt dabei an dem Stützrohr 22 des Siebfilterelements 10 außenseitig unmittelbar an.
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Das Siebfilterelement 10 ist beidenends mit den Endscheiben 50, 52 des Kraftstofffilterelements 100 verschweißt. Die in der Figur obere Endscheibe 50 weist einen Auslassstutzen 54 mit einem Kraftstoffauslass 56 auf. Der Kraftstoffauslass 56 fluchtet mit der zentralen Auslassöffnung 34 des Siebfilterelements in axialer Richtung. Der Auslassstutzen 54 weist einen Rohrabschnitt 58 auf, der sich in das Innere des Filterelements 100 hineinerstreckt. Der Rohrabschnitt 58 ist an seinem freien Ende mit einem Ringbund 60 versehen, der an dem Deckelteil 32 des Siebfilterelements 10 anliegt und welcher an dem Deckelteil 32 in axialer Richtung abgestützt ist. Der Rohrabschnitt 58 liegt umfangsseitig zusätzlich an dem Befestigungsabschnitt 36 des Siebfilterelements 10 formschlüssig an.
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Die in 2 untere Endscheibe 52 des Filterelements 100 weist einen Wasserauslass 62 auf, über den aus dem Kraftstoff ausgeschiedenes Wasser aus dem Filterelement 100 – der Schwerkraft folgend – herausführbar ist. Der Wasserauslass 62 kann durch einen ringförmig geschlossenen Stutzen 64 der unteren Endscheibe 52 in radialer Richtung begrenzt sein. Der Wasserauslass 62 des Kraftstofffilterelements 100 ist im Montagezustand des Kraftstofffilterelements im Filtergehäuse eines Filters mit einem bodenseitig angeordneten Wassersammelraum des Filtergehäuses fluidisch verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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