DE102014010497A1

DE102014010497A1 - Filter mit einer Heizeinrichtung für Fluid

Info

Publication number: DE102014010497A1
Application number: DE102014010497.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Klein; Armando Labarta
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Es werden ein Filter (10) und ein Filterelement (14) für Fluid, insbesondere Kraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Ein Filtergehäuse (16) weist wenigstens einen Einlass (24) und wenigstens einen Auslass (26) für das Fluid auf. In dem Filtergehäuse (16) ist wenigstens ein Filterelement (14) zur Filtrierung des Fluids so angeordnet, dass es den wenigstens einen Einlass (24) von dem wenigstens einen Auslass (26) trennt. In dem Filtergehäuse (16) ist wenigstens eine Heizeinrichtung (12) zum Heizen des Fluids angeordnet. Die Heizeinrichtung (12) weist wenigstens zwei elektrisch leitende und wärmeleitende Kontaktelemente (36, 38) auf. Die Kontaktelemente (36, 38) sind jeweils mit einem Pol einer elektrischen Stromquelle elektrisch verbindbar. Zwischen den Kontaktelementen (36, 38) ist wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement (50) angeordnet. Wenigstens eine Druckeinrichtung (52) greift an einem der Kontaktelemente (38) einen und presst diese in Richtung zu dem anderen Kontaktelement (36) hin gegen das wenigstens eine Heizelement (50), derart, dass das wenigstens eine Heizelement (50) mit beiden Kontaktelementen (36, 38) jeweils in einem elektrischen und einem wärmeleitenden Kontakt steht. Die wenigstens eine Druckeinrichtung (52) ist zwischen dem wenigstens einen Filterelement (14) und einem der wenigstens zwei Kontaktelemente (36, 38) so angeordnet, dass in der korrekten Einbauposition des wenigstens einen Filterelements (14) in dem Filtergehäuse (16) dieses so mit der Druckeinrichtung (52) gegen das entsprechende Kontaktelement (36, 38) drückt, dass die elektrischen und wärmeleitenden Kontakte zwischen dem wenigstens einen Heizelement (50) und den beiden Kontaktelementen (36, 38) realisiert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Filter für Fluid, insbesondere Kraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtergehäuse, welches wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass für das Fluid aufweist und in dem wenigstens ein Filterelement zur Filtrierung des Fluids so angeordnet ist, dass es den wenigstens einen Einlass von dem wenigstens einen Auslass trennt, und in dem wenigstens eine Heizeinrichtung zum Heizen des Fluids angeordnet ist, welche wenigstens zwei elektrisch leitende und wärmeleitende Kontaktelemente aufweist, die jeweils mit einem Pol einer elektrischen Stromquelle elektrisch verbindbar sind und zwischen denen wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement angeordnet ist, und wenigstens eine Druckeinrichtung an einem der Kontaktelemente angreift und dieses in Richtung zu dem anderen Kontaktelement hin gegen das wenigstens eine Heizelement presst, derart, dass das wenigstens eine Heizelement mit beiden Kontaktelementen jeweils in einem elektrischen und einem wärmeleitenden Kontakt steht.
Ferner betrifft die Erfindung ein Filterelement eines Filters für Fluid, insbesondere Kraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Filters, das in einem Filtergehäuse so angeordnet werden kann, dass es wenigstens einen Einlass des Filtergehäuses für Fluid von wenigstens einem Auslass trennt.
Stand der Technik
Aus der EP 0 162 939 A1 ist eine Heizeinrichtung für Kraftstoff in einen Kraftstofffilter integriert. Der Filter besteht aus einem Gehäuse, in dem eine Filterpatrone in ein abnehmbares Unterteil eingesetzt ist. Die Kraftstoffzuleitung und der Kraftstoffauslass sitzen in einem Deckel, der auf dem oberen Teil des Gehäuses befestigt ist. Das Mittelteil des Gehäuses weist eine ringförmige Ausnehmung auf, in der die Heizeinrichtung liegt. Sie besteht aus einer oberen Kontaktplatte, einer unteren Kontaktplatte, vier dazwischen angeordneten PTC-Elementen und einer Federscheibe. In der ringförmigen Ausnehmung des Mittelteils des Gehäuses sind vier Anschläge vorgesehen. Die obere Kontaktplatte liegt auf den Anschlägen auf. Auf ihr liegen die vier PTC-Elemente, an die sich die untere Kontaktplatte anschließt. Die Federscheibe weist jeweils zwei nach oben ragende Ausbiegungen auf, die die beiden Kontaktplatten und die PTC-Elemente fest miteinander verspannen. Dabei ist die Federscheibe durch Schrauben fest auf die Stirnflächen von Haltestiften der Anschläge aufgeschraubt, wodurch sie eine definierte Lage erhält und der Anpressdruck der Kontaktplatten und der dazwischen liegenden PTC-Elemente lediglich durch die Vorspannkraft der Ausbiegungen der Federscheibe erreicht wird. Um die PTC-Elemente mit elektrischer Spannung zu versorgen, sind an die Kontaktplatten elektrische Buchsenkontakte angeformt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter und ein Filterelement der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem die Funktionssicherheit erhöht wird. Insbesondere soll ein Betrieb der Heizeinrichtung nur bei korrekt eingebautem Filterelement möglich sein.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Druckeinrichtung zwischen dem wenigstens einen Filterelement und einem der wenigstens zwei Kontaktelemente so angeordnet ist, dass in der korrekten Einbauposition des wenigstens einen Filterelements in dem Filtergehäuse dieses so mit der Druckeinrichtung gegen das entsprechende Kontaktelement drückt, dass die elektrischen und wärmeleitenden Kontakte zwischen dem wenigstens einen Heizelement und den beiden Kontaktelementen realisiert sind.
Der Filter kann vorteilhafterweise zur Filtrierung von Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft dienen. Das wenigstes eine Heizelement ist sandwichartig zwischen den beiden Kontaktelementen angeordnet. Mit der wenigstens einen Druckeinrichtung werden im betriebsbereiten Zustand des Filters die beiden Kontaktelemente aufeinander zu gedrückt, so dass die elektrischen und wärmeleitenden Kontakte mit dem wenigstens einen Heizelement geschlossen werden. Erfindungsgemäß wird dabei die wenigstens eine Druckeinrichtung mit dem korrekt eingebauten wenigstens einen Filterelement betätigt. Vorteilhafterweise können die Kontaktelemente in einer Richtung senkrecht zu Kontaktflächen der Kontaktelemente relativ zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sein, wenn ein Anpressdruck der Druckeinrichtung nicht ausreicht oder nicht vorhanden ist. Auf diese Weise werden die Kontaktelemente nur bei korrekter und korrekt wirkender Druckeinrichtung so zusammengedrückt, dass die Kontakte zu beiden Heizelementen bestehen. Vorteilhafterweise wirkt die Druckeinrichtung nur dann korrekt, wenn das richtige wenigstens eine Filterelement sich in der korrekten Einbauposition befindet. Dies ist eine Bedingung dafür, dass sich der Filter in einem betriebsbereiten Zustand befindet. Die Kontaktelemente sind jeweils mit einem Pol einer elektrischen Stromquelle elektrisch verbunden. Die beiden Kontaktelemente und das wenigstens eine Heizelement bilden im betriebsbereiten Zustand des Filters einen Stromkreis. In wenigstens einer der elektrischen Verbindungen zwischen dem entsprechenden Kontaktelement und dem entsprechenden Pol kann eine Steuereinrichtung oder Schalteinrichtung vorgesehen sein, welche einen Strom zwischen dem entsprechenden Pol und dem entsprechenden Kontaktelement steuern und/oder unterbrechen kann. Mit dem elektrischen Strom durch das wenigstens eine Heizelement wird dieses erhitzt. Im betriebsbereiten Zustand besteht ferner ein Wärmekontakt zwischen den Kontaktelementen und dem wenigstens einen Heizelement. So kann die Wärme von dem wenigstens einen Heizelement auf die beiden Kontaktelemente übertragen werden. Von diesen wiederum kann die Wärme an das Fluid übertragen werden.
Vorteilhafterweise können die Kontaktelemente in einem Strömungsweg des Fluids angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Fluid die Kontaktelemente anströmen und/oder umströmen, wodurch die Wärme von den Kontaktelementen besser an das Fluid übertragen werden kann. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Heizelement in dem Strömungsweg des Fluids angeordnet sein und entsprechend von diesem angeströmt und/oder umströmt werden. So kann auch direkt von dem wenigstens einen Heizelement Wärme an das Fluid abgegeben werden.
Vorteilhafterweise kann die Heizeinrichtung stromaufwärts des wenigstens einen Filterelements angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Fluid erwärmt werden, bevor es zu dem wenigstens einen Filterelement gelangt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass zu kaltes Fluid mit einer entsprechend geringen Fließfähigkeit ein Filtermedium des Filterelements verblockt. Auf diese Weise kann ein Druckverlust zwischen einer anströmseitigen Rohseite und einer abströmseitige Reinseite des Filtermediums verringert werden.
Vorteilhafterweise können mehrere Heizelemente zwischen den Kontaktelementen angeordnet sein. Auf diese Weise können die Kontaktelemente besser mit den Heizelementen erwärmt werden. Vorteilhafterweise können die Heizelemente gleichmäßig entlang der Kontaktflächen der Kontaktelemente verteilt sein. Auf diese Weise können die Kontaktelemente besser gleichmäßig erwärmt werden. Außerdem kann so die Heizleistung insgesamt vergrößert werden. Ferner kann so die Heizleistung an unterschiedlichen Stellen des Strömungswegs des Fluids individuell eingestellt werden. So kann eine Gleichmäßigkeit der Erwärmung des Fluids entlang des Strömungswegs verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Heizelement einen von der Temperatur des Fluids und/oder des wenigstens einen Heizelements abhängigen elektrischen Widerstand aufweisen. Auf diese Weise kann die Heizleistung des wenigstens einen Heizelements selbstständig abhängig von der entsprechenden Temperatur geregelt werden. Der elektrische Widerstand kann vorteilhafterweise einen positiven Temperaturkoeffizienten oder einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Das wenigstens eine Heizelement kann vorteilhafterweise ein so genanntes PTC(positive temperature coefficient)-Element oder ein NTC(negative temperature coefficient)-Element sein. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Heizelement ein keramisches Heizelement sein.
Vorteilhafterweise können die Kontaktelemente als Kontaktbleche realisiert sein. Die Kontaktbleche können vorteilhafterweise aus Metall sein. Metall ist ein guter Wärmeleiter. Ferner ist Metall ein guter elektrischer Leiter. Metall kann außerdem einfach geformt, insbesondere gebogen oder geknickt, und geschnitten werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Heizelement jeweils flächig mit den Kontaktelementen in Kontakt stehen. Auf diese Weise kann eine Wärmeübertragung verbessert werden. Vorteilhafterweise können die Verläufe der entsprechenden Kontaktflächen des wenigstens einen Heizelements mit den Kontaktelementen sich entsprechen. Die entsprechenden Kontaktflächen können vorteilhafterweise eben sein.
Vorteilhafterweise kann das Kontaktelement, welche dem wenigstens einen Filterelement am nächsten liegt, im Filtergehäuse beweglich sein. Das andere Kontaktelement kann im Filtergehäuse fixiert sein. Wenigstens ein Teil, insbesondere ein Druckelement, der wenigstens einen Druckeinrichtung kann vorteilhafterweise an dem wenigstens einen Filterelement, insbesondere einer Endscheibe, befestigt sein. Das wenigstens eine Teil kann so gemeinsam mit dem wenigstens einen Filterelement in das Filtergehäuse eingebracht werden. Gegebenenfalls kann das wenigstens eine Teil gemeinsam mit dem wenigstens einen Filterelement ausgetauscht werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Heizeinrichtung nicht betrieben werden kann, wenn das wenigstens eine Filterelement nicht korrekt oder ein nicht passendes Filterelement im Filtergehäuse eingebaut ist. Das wenigstens eine Teil der wenigstens einen Druckeinrichtung kann außerdem als eine Art Kodierung des wenigstens einen Filterelements wirken, über die eine Identifizierung des korrekten Filterelements durch die Heizeinrichtung und/oder weitere Teile der Druckeinrichtung erfolgen kann. So kann die Funktionssicherheit des Filters weiter erhöht werden.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Filterelement ein Rundfilterelement sein. Das Rundfilterelement kann dabei einen runden, einen elliptischen oder einen andersartigen Querschnitt haben. Das Rundfilterelement zeichnet sich dadurch aus, dass es ein Filtermedium aufweist, welches einen Hohlraum umgibt und in einer Richtung umfangsmäßig geschlossen ist. Die wenigstens eine Druckeinrichtung kann sich an einer Stirnseite des Rundfilterelements befinden. Eine Mittelachse des Rundfilterelements kann im korrekten Einbauzustand koaxial zu einer Montageachse des Rundfilterelements in das Filtergehäuse sein. Die Heizeinrichtung kann vorteilhafterweise in axialer Richtung neben der Stirnseite des Rundfilterelements angeordnet sein. Die Kontaktelemente können in dem korrekten Einbauzustand des Rundfilterelements vorteilhafterweise koaxial zur Mittelachse und/oder zur Montageachse des Rundfilterelements sein. Vorteilhafterweise kann die Montageachse und/oder die Mittelachse des Rundfilterelements senkrecht auf den Kontaktflächen der Kontaktelemente stehen. Die Kontaktelemente können dann gegebenenfalls in axialer Richtung relativ zueinander bewegt werden, wenn der Anpressdruck durch die Druckeinrichtung nicht ausreicht. So kann wenigstens einer der Kontakte zwischen dem wenigstens einen Heizelement und den Kontaktelementen getrennt werden.
Das wenigstens eine Filterelement kann vorteilhafterweise austauschbar in dem Filtergehäuse angeordnet sein. Das Filtergehäuse kann vorteilhafterweise öffenbar sein, insbesondere um das wenigstens eine Filterelement austauschen zu können.
Vorteilhafterweise können sich der wenigstens eine Einlass und der wenigstens eine Auslass des Filtergehäuses auf der dem wenigstens einen Filterelement abgewandten Seite der Heizeinrichtung befinden. So kann die ein Heizeinrichtung einfach stromaufwärts des wenigstens einen Filterelements angeordnet werden.
Wenigstens eines der Kontaktelemente kann wenigstens eine Durchlassöffnung für Fluid aufweisen, so dass sich das Fluid besser auf beiden Seiten des Kontaktelements verteilen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Druckeinrichtung wenigstens ein elastisches Druckelement aufweisen.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Druckelement ein Federelement sein. Das wenigstens eine Druckelement kann vorteilhafterweise wenigstens eine Blattfeder, eine Spiralfeder, eine Schraubenfeder oder einen Federarm, aufweisen. Derartige Federelemente können einfach realisiert werden und sind zuverlässig. Mittels des wenigstens einen elastischen Druckelements kann ein gleichmäßiger Druck auf das wenigstens eine Kontaktelement ausgeübt werden, so dass dieses gleichmäßig gegen das wenigstens eine Heizelement gepresst werden kann. Ferner kann durch die Elastizität des Druckelements ein Toleranzausgleich geschaffen werden. Das wenigstens eine elastische Druckelement kann vorteilhafterweise an dem wenigstens einen Filterelement befestigt sein. Das wenigstens eine Druckelement kann so einfach mit dem wenigstens einen Filterelement ausgetauscht werden. Bei der Verwendung eines Rundfilterelements kann das wenigstens eine elastische Druckelement vorteilhafterweise an einer entsprechenden Endscheibe an der Stirnseite des Rundfilterelements befestigt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Druckeinrichtung wenigstens eine Druckplatte zwischen dem wenigstens einen elastischen Druckelement und dem entsprechenden Kontaktelement aufweisen. So kann eine Kraftübertragung von dem wenigstens einen elastischen Druckelement auf das Kontaktelement verbessert werden. Die wenigstens eine Druckplatte kann vorteilhafterweise gehäusefest und beweglich angeordnet sein. Sie kann vorteilhafterweise verliersicher im Filtergehäuse angeordnet sein. So kann der Einbau des wenigstens einen Filterelements vereinfacht werden. Die wenigstens eine Druckplatte kann zusätzlich wenigstens ein Kraftübertragungselement, insbesondere einen Steg, aufweisen, mit dem die Druckkraft von der Druckplatte auf das Kontaktelement übertragen werden kann. Das wenigstens eine Kraftübertragungselement kann in seiner Position vorteilhafterweise dem wenigstens einen Heizelement zugeordnet sein. Auf diese Weise kann die Druckkraft von der Druckplatte besser an das wenigstens eine Heizelement übertragen werden. Die wenigstens eine Druckplatte kann vorteilhafterweise mit dem entsprechenden Kontaktelement verbunden und mit diesem bewegbar sein. So kann die Druckplatte sicher an dem Kontaktelement positioniert sein. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn die Druckplatte wenigstens ein Kraftübertragungselement aufweist, welches dem wenigstens einen Heizelement zugeordnet ist. Die wenigstens eine Druckplatte kann vorteilhafterweise aus Kunststoff sein. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Druckplatte elektrisch isolierend wirken. Die wenigstens eine Druckplatte kann alternativ auch elektrisch leitend, insbesondere aus Metall, sein. Sie kann so auch Bestandteil des Stromkreises der Heizeinrichtung sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen dem wenigstens einen Filterelement und dem zu dem wenigstens einen Filterelement am nächsten liegenden Kontaktelement eine Positioniermaske angeordnet sein mit wenigstens einer Maskenöffnung, durch die wenigstens ein Teil, insbesondere das wenigstens eine Druckelement, der wenigstens einen Druckeinrichtung in der korrekten Einbauposition hindurch reichen kann.
Vorteilhafterweise kann die Position der wenigstens einen Maskenöffnung an die Positionen des wenigstens einen Teils der Druckeinrichtung, insbesondere des entsprechenden Druckelements, in der korrekten Einbaulage des Filterelements, insbesondere im betriebsbereiten Zustand, angepasst sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Teil der Druckeinrichtung, insbesondere das wenigstens eine Druckelement, nur bei einer korrekten Positionierung der Druckeinrichtung durch die Maskenöffnung hindurch reichen. Falls der wenigstens eine Teil der Druckeinrichtung mit dem wenigstens einen Filterelement verbunden ist, kann so die wenigstens eine Heizeinrichtung nur dann mit der wenigstens einen Druckeinrichtung aktiviert werden, wenn das korrekte wenigstens eine Filterelement korrekt im Filtergehäuse eingebaut ist. Auf diese Weise kann ein Betrieb der Heizeinrichtung mit einem falschen oder falsch eingebauten Filterelement verhindert werden. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Maskenöffnung mit dem wenigstens einen Heizelement fluchten. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Teil der Druckeinrichtung, insbesondere das wenigstens eine Druckelement, im Bereich des wenigstens einen Heizelements angreifen. So kann ein Anpressdruck verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Maskenöffnung geeignet sein zur Durchführung eines Federarms des Druckelements. Der Federarm kann so durch die Maskenöffnung hindurch geführt werden und an dem entsprechenden Kontaktelement angreifen.
Vorteilhafterweise kann die Positioniermaske für jedes Druckelement eine Maskenöffnung aufweisen. Die Positionen der Maskenöffnungen können vorteilhafterweise an die Positionen der entsprechenden Druckelemente in der korrekten Einbauposition des Filterelements angepasst sein. Vorteilhafterweise kann ein Innenquerschnitt, insbesondere in Form und/oder Größe, der wenigstens einen Maskenöffnung an einen Außenquerschnitt des entsprechenden Druckelements angepasst sein. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das entsprechende Druckelement in eine für dieses zu kleine Maskenöffnung eingesteckt werden kann. Wenigstens zwei der Druckelemente und die entsprechenden Maskenöffnungen können bezüglich ihrer Form und/oder Größe unterschiedlich sein. Die Druckelement und die entsprechenden Maskenöffnungen können vorteilhafterweise unregelmäßig angeordnet sein. So kann die Anordnung und/oder die Ausgestaltung des wenigstens einen Druckelements und der entsprechenden wenigstens einen Maskenöffnung für das zu dem Filter passende wenigstens eine Filterelement individuell, insbesondere nach einem Schlüssel-Schloss-Prinzip, vorgegeben sein. So kann das Risiko einer falschen Montage oder eine Montage eines falschen Filterelements weiter verringert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Teil der wenigstens einen Druckeinrichtung elektrisch leitend sein. Auf diese Weise kann mittels der wenigstens einen Druckeinrichtung eine elektrische Verbindung zu dem Kontaktelement aufgebaut werden, an die es angreift. Der wenigstens eine elektrisch leitende Teil der wenigstens einen Druckeinrichtung kann so Bestandteil des Stromkreises der Heizeinrichtung sein. Auf diese Weise kann der Stromkreis zusätzlich abhängig von dem korrekten wenigstens einen Teil der wenigstens einen Druckeinrichtung und dessen Positionierung geschlossen werden. So kann die Funktionssicherheit des Filters weiter erhöht werden. Gegebenenfalls kann vorteilhafterweise auch die wenigstens eine Druckplatte der wenigstens einen Druckeinrichtung elektrisch leitend sein. Die Druckplatte kann so Bestandteil des Stromkreises sein. Vorteilhafterweise kann gegebenenfalls das wenigstens eine Druckelement der wenigstens einen Druckeinrichtung das wenigstens eine elektrisch leitende Teil sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen den beiden Kontaktelementen wenigstens ein elastisches Distanzelement angeordnet sein. Das wenigstens eine Distanzelement kann vorteilhafterweise im mechanisch spannungsfreien Zustand das wenigstens eine Heizelement überragen. Mit dem elastischen Distanzelement können die beiden Kontaktelemente auseinander gedrückt werden, wenn die wenigstens eine Druckeinrichtung nicht korrekt gegen das entsprechende Kontaktelement drückt. Auf diese Weise kann der elektrische und der wärmeleitende Kontakt zwischen dem wenigstens einen Heizelement und wenigstens einem der Kontaktelemente unterbrochen werden. Vorteilhafterweise kann eine maximale elastische Rückstellkraft des wenigstens einen Distanzelements kleiner sein als eine Druckkraft der wenigstens einen Druckeinrichtung. Auf diese Weise kann im betriebsbereiten Zustand des Filters das wenigstens ein Distanzelement von der wenigstens einen Druckeinrichtung zusammengedrückt werden, so dass alle Kontakte zwischen dem wenigstens einen Heizelement und den beiden Kontaktelementen geschlossen werden können.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Distanzelement an einer oder beiden Kontaktelementen befestigt sein. Auf diese Weise kann das Distanzelement verliersicher und in einer festen Position zwischen den Kontaktelementen angeordnet werden.
Das wenigstens eine Distanzelement kann vorteilhafterweise aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Gummi, sein. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Distanzelement gegenüber thermischen Einflüssen, wenigstens im Rahmen der üblichen Betriebstemperaturen des Fluids, und/oder chemischen Einflüssen, wenigstens gegenüber dem Fluid, resistent sein.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Distanzelement in direkter Nachbarschaft zu dem wenigstens einen Heizelement angeordnet sein. Auf diese Weise können die Kontaktelemente bei Abnahme der Druckkraft durch die wenigstens eine Druckeinrichtung zumindest im Bereich des wenigstens einen Heizelements besser auseinander gedrückt werden. Ferner können so Scherkräfte auf die Kontaktelemente verringert werden. Derartige Scherkräfte können möglicherweise zu Verformungen der Kontaktelemente führen können. Durch die Verringerung der etwaigen Scherkräfte kann eine Hysterese beim Öffnen und Schließen der Kontakte verringert werden. Außerdem kann der elektrische Kontakt des wenigstens einen Heizelements mit wenigstens einer der Kontaktelemente zuverlässiger unterbrochen werden. Vorteilhafterweise kann bei der Verwendung von mehreren Heizelementen jedem Heizelement jeweils ein Distanzelement zugeordnet sein. Vorteilhafterweise können die Distanzelemente radial innerhalb einer gedachten Umfangslinie angeordnet sein, welche durch die Heizelemente aufgespannt wird. Auf diese Weise kann eine Kraftübertragung der Distanzelemente auf die Kontaktelemente verbessert werden. Bei der Verwendung von vier Heizelementen können diese vorteilhafterweise entlang einer gedachten quadratischen Umfangslinie angeordnet sein. So können die vier Heizelemente gleichmäßig verteilt sein. Entsprechend können vier Distanzelemente ebenfalls entlang einer gedachten quadratischen Umfangslinie angeordnet sein, welche sich innerhalb der Umfangslinie der vier Heizelemente befindet. Die Mittelpunkte der beiden gedachten Quadrates können zusammenfallen. Außerdem können die Seiten der beiden gedachten Quadrates parallel zueinander sein. Die Distanzelemente können so gleichmäßig in der Nähe der entsprechenden Heizelemente angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Heizelement an einem der Kontaktelemente befestigt sein. Auf diese Weise kann das wenigstens eine Heizelement verliersicher in einer festen Position angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Heizelement an dem Kontaktelement befestigt sein, das dem wenigstens einen Filterelement zugewandt ist. Das wenigstens eine Heizelement kann so mit dem Kontaktelement gemeinsam bewegt werden. Beim korrekten Einbau des Filterelements kann das Kontaktelement und das daran befestigte wenigstens eine Heizelement mittels der wenigstens einen Druckeinrichtung zu dem anderen Kontaktelement hin bewegt und gegen dieses gedrückt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine Führungseinrichtung vorgesehen sein zur Führung des wenigstens einen im Filtergehäuse bewegbaren Kontaktelements und/oder des wenigstens einen Heizelements.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Führungseinrichtung fest bezüglich dem jeweils anderen Kontaktelement angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Führungseinrichtung fest mit dem Filtergehäuse verbunden sein. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Führungseinrichtung einen Führungsdom oder Zentrierdom aufweisen. Vorteilhafterweise kann der Führungsdom oder Zentrierdom einem Fluidkanal aufweisen, der mit dem wenigstens einen Einlass und/oder dem wenigstens einen Auslass des Filtergehäuses verbunden sein kann. Vorteilhafterweise kann der Führungsdom oder Zentrierdom koaxial zu einer Montageachse des wenigstens einen Filterelements sein. Der Führungsdom kann so zusätzlich zur Führung und Zentrierung des wenigstens einen Filterelements dienen. Auf diese Weise kann der Aufwand an erforderlichen Bauelementen insgesamt reduziert werden. Bei der Verwendung eines Rundfilterelements kann der Führungsdom oder Zentrierdom in der korrekten Einbaulage des Filterelements vorteilhafterweise koaxial zur Mittelachse des Rundfilterelements sein. Der Führungsdom oder Zentrierdom kann vorteilhafterweise durch eine entsprechende Endscheibe des Rundfilterelements hindurch in einen Innenraum des Rundfilterelements reichen. Ein entsprechender Fluidkanal des Führungsdoms oder Zentrierdoms kann so die Verbindung des Innenraums des Rundfilterelements mit dem entsprechenden wenigstens einen Einlass oder Auslass des Filtergehäuses herstellen. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Führungseinrichtung wenigstens einen Führungsstift aufweisen.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Filterelement dadurch gelöst, dass an dem Filterelement wenigstens ein Teil einer Druckeinrichtung befestigt ist, die in der korrekten Einbauposition des Filterelements in dem Filtergehäuse gegen einen entsprechendes Kontaktelement einer Heizeinrichtung zum Heizen des Fluids so drücken kann, dass das Kontaktelement gegen wenigstens ein Heizelement und ein zweites Kontaktelement der Heizeinrichtung gepresst wird und jeweils ein elektrischer und wärmeleitender Kontakt zwischen dem wenigstens einen Heizelement und den beiden Kontaktelementen realisiert wird.
Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Filter und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für das erfindungsgemäße Filterelement und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen entsprechend und umgekehrt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Druckeinrichtung wenigstens ein elastisches Druckelement aufweisen, welches an dem Filterelement befestigt sein kann. Das Filterelement kann vorteilhafterweise ein Rundfilterelement sein. Das wenigstens eine elastische Druckelement kann vorteilhafterweise an einer Stirnseite des Rundfilterelements angeordnet sein. Das wenigstens eine elastische Druckelement kann vorteilhafterweise ein Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, eine Spiralfeder, eine Blattfeder oder einen Federarm, aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
1 einen Längsschnitt eines Kraftstofffilters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Filtergehäuse, in dem eine Kraftstoffheizung und ein austauschbares Rundfilterelement angeordnet ist, wobei hier das Rundfilterelement beim Einbau in das Filtergehäuse gezeigt ist;
2 den Längsschnitt des Kraftstofffilters aus der 1, wobei hier das Rundfilterelement in seiner korrekten Einbauposition gezeigt ist;
3 eine Explosionsdarstellung des Filtergehäuses und der Kraftstoffheizung des Kraftstofffilters aus den 1 und 2;
4 eine isometrische Darstellung des Rundfilterelements aus den 1 und 2;
5 einen Längsschnitt eines Kraftstofffilters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Filtergehäuse, in dem eine Kraftstoffheizung und das austauschbare Rundfilterelement aus den 1, 2 und 4 angeordnet ist, wobei hier das Rundfilterelement beim Einbau in das Filtergehäuse gezeigt ist;
6 den Längsschnitt des Kraftstofffilters aus der 5, wobei hier das Rundfilterelement in seiner korrekten Einbauposition gezeigt ist;
7 eine Explosionsdarstellung des Filtergehäuses und der Kraftstoffheizung des Kraftstofffilters aus den 5 und 6.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstofffilters 10 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer Kraftstoffheizung 12 in einem Längsschnitt gezeigt. In der 1 ist der Kraftstofffilter 10 während einer Einbauphase eines austauschbaren Filterelements 14 in ein Filtergehäuse 16 dargestellt. Die 2 zeigt das Filterelement 14 in seinem korrekten Einbauzustand. Die 3 stellt das Filtergehäuse 16 und die Kraftstoffheizung 12 in einer Explosionsdarstellung dar. In der 4 ist das Filterelement 14 alleine gezeigt. Der Kraftstofffilter 10 ist in einer Kraftstoffzuleitung der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Kraftstofffilter 10 dient zur Filtrierung und Erwärmung von Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff.
Das Filtergehäuse 16 umfasst eine umfangsmäßig geschlossene, kreiszylindrische Umfangswand 18, welche koaxial zu einer Filterachse 20 ist. Die Umfangswand 18 ist an einer Stirnseite, in den 1 bis 3 oben, einstückig mit einer Stirnwand 22 verschlossen. Für die Erfindung ist es unerheblich, wo sich in einer Betriebsposition des Kraftstofffilters 10 die Stirnwand 22 räumlich befindet.
Die Stirnwand 22 weist einen exzentrischen Einlass 24 und einen zur Filterachse 20 koaxialen Auslass 26 für den Kraftstoff auf. Der Einlass 24 und der Auslass 26 führen jeweils durch die Stirnwand 22 hindurch. An der Außenseite der Stirnwand 22 sind ein Einlass-Anschlussstutzen des Einlasses 24 und einen Auslass-Anschlussstutzen des Auslasses 26 angeordnet.
An der Innenseite der Stirnwand 22 setzt sich der Auslass 26 in einem zur Filterachse 20 koaxialen Zentrierdom 28 fort. Der Zentrierdom 28 ist innen hohl und an seinen Stirnseiten offen. Eine radial äußere Umfangsseite des Zentrierdoms 28 verjüngt sich in axialer Richtung zu seinem freien Ende hin konisch.
Ferner ist an der Innenseite der Stirnwand 22 eine Mehrzahl von Auflageelementen 30 einstückig angeordnet. Die Auflageelemente 30 sind gleichmäßig verteilt. Ihre dem Inneren des Filtergehäuses 16 zugewandten Auflageflächen befinden sich auf einer axialen Höhe.
Auf seiner der Stirnwand 22 gegenüberliegenden Stirnseite weist das Filtergehäuse 16 eine Einbauöffnung 32 für das Filterelement 14 auf, die mit einem in den Figuren nicht gezeigten abnehmbaren Deckel verschlossen wird.
Die Kraftstoffheizung 12 ist stromaufwärts des Filterelements 14 in einem Einlassringraum 34 des Filtergehäuses 16 angeordnet. Der Einlassringraum 34 umgibt den Zentrierdom 28 radial außen und grenzt an die Stirnwand 22 an. Der Einlass 24 führt in den Einlassringraum 34. Die Kraftstoffheizung 12 dient zum Heizen des Kraftstoffs.
Die Kraftstoffheizung 12 weist zwei elektrisch leitende und wärmeleitende Kontaktelemente in Form von Kontaktblechen 36 und 38 aus Metall auf. Die Kontaktbleche 36 und 38 sind in einem Strömungsweg des Kraftstoffs angeordnet. Der Strömungsweg des Kraftstoffs in dem Kraftstofffilter 10 ist in der 2 mit einfachen Pfeilen angedeutet. Die Kontaktbleche 36 und 38 sind jeweils mit einem nicht gezeigten Pol einer elektrischen Stromquelle elektrisch verbunden.
Eine jeweilige Umfangsform der Kontaktbleche 36 und 38 entspricht der radial inneren Umfangsseite des Filtergehäuses 16 im Bereich von deren Stirnwand 22. Die Kontaktbleche 36 und 38 sind jeweils eben und verlaufen parallel zueinander. Die Filterachse 20 steht senkrecht auf den Kontaktblechen 36 und 38. Die Kontaktbleche 36 und 38 weisen jeweils eine zur Filterachse 20 koaxiale Durchstecköffnung 40 und 42 für den Zentrierdom 28 auf. Die Durchstecköffnung 40 des stirnwandseitigen Kontaktblechs 36, in den 1 und 2 oben, ist etwas größer als die Durchstecköffnung 42 des elementseitigen Kontaktblechs 38, in den 1 und 2 unten. Ferner weist jedes Kontaktblech 36 und 38 eine in der 3 gezeigte exzentrische Durchlassöffnung 44 und 46 für den Kraftstoff auf.
Das stirnwandseitige Kontaktblech 36 liegt mit seiner der Stirnwand 22 zugewandten Seite auf den dortigen Auflageelementen 30 auf. Dabei befindet sich dessen Durchlassöffnung 44 etwa auf der dem Einlass 24 radial gegenüberliegenden Seite der Filterachse 20. Das stirnwandseitigen Kontaktblechs 36 wird durch die Auflageelementen 30 in einer axialen Richtung am Filtergehäuse 16 fixiert. Die Durchlassöffnung 46 des elementseitigen Kontaktblechs 38 befindet sich etwa auf der der Durchlassöffnung 44 des stirnseitigen Kontaktblechs 36 radial gegenüberliegenden Seite der Filterachse 20.
Zwischen den Kontaktblechen 36 und 38 sind insgesamt vier elastische Distanzelemente 48 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Distanzelemente 48 sind aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff. Der Kunststoff ist bevorzugt auch temperaturbeständig. Die Distanzelemente 48 haben jeweils die Form eines hohlen, stirnseitig offenen Kreiszylinders. Die Stirnseiten der Distanzelemente 48 sind jeweils mit einem der Kontaktbleche 36 und 38 verbunden. Die Distanzelemente 48 sind mit ihren gedachten Mittelachsen gleichmäßig an den Ecken eines gedachten Quadrates angeordnet.
Das elementseitige Kontaktblech 38 wird über die Distanzelemente 48 an dem stirnwandseitigen Kontaktblech 36 gehalten. Aufgrund der Elastizität der Distanzelemente 48 ist das elementseitige Kontaktblech 38 relativ zum stirnwandseitigen Kontaktblech 36 axial zur Filterachse 20 bewegbar. Das elementseitige Kontaktblech 38 ist somit fest in dem Filtergehäuse 16 aber dennoch innerhalb der durch die Distanzelemente 48 gegebenen Grenzen bewegbar. Der Zentrierdom 28 dient bei einer Axialbewegung des elementseitigen Kontaktblechs 38 als Führung.
Zwischen den Kontaktblechen 36 und 38 sind ferner insgesamt vier elektrisch betriebene Heizelemente 50 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Heizelemente 50 haben jeweils die Form eines flachen Kreiszylinders. Die Stirnseiten der Heizelemente 50, welche Kontaktflächen bilden, sind eben. Die Heizelemente 50 sind sandwichartig zwischen den beiden Kontaktblechen 36 und 38 angeordnet. Dabei sind ihre Stirnseiten jeweils einem der Kontaktbleche 36 und 38 zugewandt. Die Heizelemente 50 sind mit ihren gedachten Mittelachsen an den Ecken eines gedachten Quadrates angeordnet. Das gedachte Quadrat der Heizelemente 50 umgibt das oben erwähnte gedachte Quadrat der Distanzelemente 48 und ist konzentrisch zu diesem. Die Seiten der beiden gedachten Quadrate verlaufen parallel zueinander. Auf diese Weise ist jedem Heizelement 50 in gleichem Abstand ein Distanzelement 48 zugeordnet, wobei sich die Distanzelemente 48 jeweils auf der der Filterachse 20 zugewandten Seite des entsprechenden Heizelements 50 befinden. Im mechanisch spannungsfreien Zustand der Distanzelemente 48 überragen diese die Heizelemente 50 axial bezüglich der Filterachse 20. Die den Heizelementen 50 zugewandten Flächen der Kontaktbleche 36 und 38 dienen als Kontaktflächen für die Heizelemente 50. Die Heizelemente 50 sind in dem Strömungsweg des Kraftstoffs angeordnet.
Die Heizelemente 50 sind keramische PTC-Elemente. Sie weisen jeweils einen von der Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten auf. Die Temperatur wird durch die Temperatur des Kraftstoffs und des jeweiligen Heizelements 50 bedingt. Die Heizleistung der Heizelemente 50 kann jeweils selbstständig abhängig von der jeweiligen Temperatur geregelt werden.
Zwischen dem Filterelement 14 und dem elementseitigen Kontaktblech 36 ist eine Druckeinrichtung 52 angeordnet. Die Druckeinrichtung 52 umfasst eine Druckplatte 54 aus Kunststoff und vier elastische Federarme 56.
Die Druckplatte 54 erstreckt sich parallel zu den Kontaktblechen 36 und 38. Ihr Außenumfang entspricht dem Innenumfang der Umfangswand 18 des Filtergehäuses 16. Sie weist eine zur Filterachse 20 koaxiale Durchstecköffnung 58 für den Zentrierdom 28 auf. An ihrer dem elementseitigen Kontaktblech 38 zugewandten Seite sind vier Stege 60 einstückig angeordnet. Die Stege 60 erstrecken sich jeweils radial und axial zur Filterachse 20. Die Verteilung der Stege 60 entspricht der Verteilung der Heizelemente 50 auf dem elementseitigen Kontaktblech 38. Jeder Steg 60 ist einem der Heizelemente 50 zugeordnet und liegt auf der dem Heizelement 50 gegenüberliegenden Seite des elementseitigen Kontaktblechs 38 an. Die Stege 60 dienen als Kraftübertragungselemente zur Übertragung einer Druckkraft von der Druckplatte 54 auf das elementseitige Kontaktblech 38. Die Druckplatte 54 ist analog zum elementseitigen Kontaktblech 38 im Filtergehäuse 16 fest aber dennoch axial zur Filterachse 20 bewegbar angeordnet. Die Druckplatte 54 kann mittels der Stege 60 mit dem elementseitigen Kontaktblech 38 verbunden sein und mit diesem bewegt werden beziehungsweise dieses bewegen. Dabei dient der Zentrierdom 28 als Führung für die Druckplatte 54.
Ferner verfügt die Druckplatte 54 über eine exzentrische Durchlassöffnung 61, durch die Kraftstoff hindurch strömen kann. Die Durchlassöffnung 61 fluchtet axial zur Filterachse 20 betrachtet mit der Durchlassöffnung 44 des stirnseitigen Kontaktblechs 36.
Bei dem Filterelement 14 handelt es sich um ein Rundfilterelement. Das Filterelement 14 umfasst ein etwa kreiszylindrisches, umfangsmäßig geschlossenes Filtermedium 62, welches einen Innenraum 64 begrenzt. Das Filtermedium 62 ist zur Filtrierung des Kraftstoffs geeignet. Beispielsweise kann es ein Filterpapier oder ein Filtervlies aufweisen. Das Filtermedium 62 kann zickzackförmig oder sternförmig gefaltet sein. Es kann auch ein andersartig geformtes Filtermedium 62 vorgesehen sein. An der der Kraftstoffheizung 12 abgewandten Stirnseite des Filtermediums 62 ist eine Abschlussendscheibe 64 dicht befestigt. An der der Kraftstoffheizung 12 zugewandten Stirnseite ist eine Verbindungsendscheibe 68 dicht befestigt. Die Verbindungsendscheibe 68 verfügt über eine zu einer Elementachse, die in der korrekten Einbauzustand des Filterelements 14 im Filtergehäuse 16 mit der Filterachse 20 zusammenfällt, koaxiale Durchstecköffnung 70 für den Zentrierdom 28. Der Zentrierdom 28 führt bei korrekt montiertem Filterelement 14 in einen Innenraum 64 des Filterelements 14 und verbindet diesen mit dem Auslass 26 des Filtergehäuses 16.
Die Durchstecköffnung 70 ist an der dem Filtermedium 62 abgewandten Außenseite der Verbindungsendscheibe 68 von einer Ringstufe 72 umgeben. In der Ringstufe 72 sind die vier elastischen Federarme 56 der Druckeinrichtung 52 jeweils mit einem Ende befestigt. Die Federarme 56 erstrecken sich jeweils radial nach außen und in axialer Richtung von der Verbindungsendscheibe 68 weg. Die Federarme 56 sind im Längsschnitt betrachtet jeweils etwa S-förmig gebogen. Die Federarme 56 sind aus Metall. Sie sind elektrisch leitend. Druckschwerpunkte 74 an den freien Enden der Federarme 56 sind an den Ecken eines gedachten Quadrates angeordnet, dessen Größe dem gedachten Quadrat der Heizelemente 50 entspricht und dessen Mittelpunkt auf der Elementachse liegt.
Das Filterelement 14 ist in dem korrekten Einbauzustand, gezeigt in der 2, so in dem Filtergehäuse 16 angeordnet, dass es den Einlass 24 von dem Auslass 26 trennt. In der korrekten Einbauposition des Filterelements 14 wird die Druckeinrichtung 52 mit dem Filterelement 14 betätigt. Die freien Enden der Federarme 56 liegen dann an der den Stegen 60 gegenüberliegenden Seite der Druckplatte 54 an. Dabei fluchten die Druckschwerpunkte 74 an den freien Enden der Federarme 56 mit den Stegen 60 und den Heizelementen 50. Die Federkraft der Federarme 56 presst die Druckplatte 54 und damit das elementseitige Kontaktblech 38 in Richtung zu dem stirnwandseitigen Kontaktblech 36 hin gegen die Heizelemente 50. Die Federkraft der Federarme 56 ist insgesamt größer als die elastischen Kräfte der Distanzelemente 48, so dass Letztere in axialer Richtung zusammengedrückt werden. Die Heizelemente 50 stehen mit beiden Kontaktblechen 36 und 38 jeweils flächig in einem elektrischen und einem wärmeleitenden Kontakt. Die Kraftstoffheizung 12 ist in der korrekten Einbauposition des Filterelements 14 betriebsbereit. Dieses eine der Voraussetzungen für die Betriebsbereitschaft des Kraftstofffilters 10. Die beiden Kontaktbleche 36 und 38 und die Heizelemente 50 bilden im betriebsbereiten Zustand des Kraftstofffilters 10 mit der Stromversorgungsquelle einen Stromkreis.
In wenigstens einer der Stromverbindungen zwischen dem entsprechenden Kontaktblech 36 oder 38 und dem entsprechenden Pol der Stromversorgung kann eine nicht gezeigte Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche einen Strom zwischen dem entsprechenden Pol und dem entsprechenden Kontaktblech 36 und 38 steuern, beispielsweise einschalten oder ausschalten, kann.
Sobald das Filterelement 14 aus dem Filtergehäuse 16 entfernt wird und damit der Anpressdruck der Druckeinrichtung 52 nicht mehr ausreicht, um gegen die elastische Rückstellkraft der Distanzelemente 48 anzukommen, drücken die Distanzelemente 48 die beiden Kontaktbleche 36 und 38 axial bezüglich der Filterachse 20 auseinander, so dass die elektrischen und wärmeleitenden Kontakte zwischen den Heizelementen 50 und dem stirnwandseitigen Kontaktblech 36 getrennt werden.
In der 1 ist eine Montagephase des Filterelements 14 vor dem Erreichen der korrekten Einbauposition gezeigt, in der die Federarme 56 noch nicht auf die Druckplatte 54 treffen. Die Distanzelemente 48 drücken die beiden Kontaktbleche 36 und 38 auseinander, so dass die Kraftstoffheizung 12 nicht betriebsbereit ist.
Bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff aus einer Kraftstoffleitung durch den Einlass 24 dem Einlassringraum 34 zugeführt. Aufgrund der versetzten Anordnung des Einlasses 24 und der Durchlassöffnung 44 des stirnwandseitigen Kontaktblechs 36 muss sich der Kraftstoff zunächst in dem durch die Stirnwand 22 und das stirnwandseitige Kontaktblech 36 begrenzten Raum verteilen, bevor er durch die Durchlassöffnung 44 in einen Zwischenraum zwischen die beiden Kontaktbleche 36 und 38 gelangen kann. So wird sichergestellt, dass eine möglichst große Oberfläche des stirnwandseitigen Kontaktblechs 36 vom Kraftstoff angeströmt und abhängig vom Betriebszustand der Kraftstoffheizung 12 erwärmt wird.
Aufgrund der versetzten Anordnung der Durchlassöffnung 44 des stirnwandseitigen Kontaktblechs 36 und der Durchlassöffnung 46 des elementseitigen Kontaktblechs 38 muss sich der Kraftstoff auch in Zwischenraum verteilen. Er strömt dabei die einander zugewandten Oberflächen der Kontaktbleche 36 und 38 an und umströmt die Heizelemente 50.
Der erwärmte Kraftstoff gelangt durch die Durchlassöffnung 46 des elementseitigen Kontaktblechs 38 aus dem Zwischenraum in einen Ringraum 76, welcher das Filterelement 14 auf der Rohseite des Filtermediums 62 radial außen umfangsseitig umgibt. Der Kraftstoff durchströmt das Filtermedium 62 von radial außen nach radial innen und wird filtriert. Er gelangt in den Innenraum 64 des Filterelements 14. Von dort aus strömt der gereinigte Kraftstoff in das Innere des Zentrierdoms 28 und verlässt durch den Auslass 26 das Filtergehäuse 16.
Beim Betrieb des Kraftstofffilters 10 ist die Kraftstoffheizung 12 in der Regel aktiviert. Der Stromkreis, welcher die Kontaktbleche 36 und 38 und die Heizelemente 50 umfasst, ist geschlossen. Die Stromversorgung kann gegebenenfalls zusätzlichen mit der Steuereinrichtung gesteuert werden. Abhängig von der Temperatur des Kraftstoffs im Bereich der Heizelemente 50 wird deren elektrischer Widerstand jeweils individuell verändert. Entsprechend wird ein Stromfluss durch die Heizelemente 50 und deren Heizleistung individuell geregelt. Die Wärme wird von den Heizelementen 50 über die jeweiligen Kontaktflächen an die Kontaktbleche 36 und 38 übertragen. Die Kontaktbleche 36 und 38 werden mit den Heizelementen 50 gleichmäßig erwärmt. Die Wärme wird von den Kontaktblechen 36 und 38 und den Heizelementen 50 an den Kraftstoff übertragen.
In den 5 bis 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kraftstofffilters 10 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass statt der Druckplatte 54 eine Positioniermaske 178 in Form einer Scheibe angeordnet ist. Die Positioniermaske 178 ist aus Kunststoff. Sie kann aber auch aus einem andersartigen Material sein. Der radial äußere Umfangsverlauf entspricht dem radial inneren Umfangsverlauf der Umfangswand 18 des Filtergehäuses 16 und ist daher rund. Die Positioniermaske 178 ist unbeweglich in dem Filtergehäuse 16 befestigt. Im deaktivierten Zustand der Kraftstoffheizung 12, der in der 5 gezeigt ist, liegt das elementseitige Kontaktblech 38 flächig an der entsprechenden Seite der Positioniermaske 178 an.
Die Positioniermaske 178 verfügt über eine zur Filterachse 20 koaxiale Zentrieröffnung 180, durch die der Zentrierdom 28 hindurch reicht. Die Positioniermaske 178 weist ferner vier jeweils rechteckige durchgängige Maskenöffnungen 182 auf. Die Maskenöffnungen 182 sind umfangsmäßig gleichmäßig verteilt. Ihre Verteilung entspricht der Verteilung der Heizelemente 50. In axialer Richtung bezüglich der Filterachse 20 betrachtet fluchtet jeweils ein Heizelement 50 mit einer der Maskenöffnungen 182. Die Maskenöffnungen 182 erstrecken sich mit ihren langen Mittelachsen jeweils radial zur Filterachse 20. Ihre Ausdehnungen in radialer und Umfangsrichtung ist größer als die entsprechenden Ausdehnungen der Federarme 56 an der Stirnseite des Filterelements 14.
Die Positioniermaske 178 weist ferner eine exzentrische Durchlassöffnung 184 für den Kraftstoff auf. Die Durchlassöffnung 184 der Positioniermaske 178 fluchtet in Richtung der Filterachse 20 betrachtet mit der Durchlassöffnung 44 des stirnwandseitigen Kontaktblechs 36.
In der korrekten Einbauposition des Filterelements 14, die in der 6 gezeigt ist, erreichen die Federarme 56 jeweils durch eine der Maskenöffnungen 182 hindurch und drücken jeweils auf der gegenüberliegenden Seite des entsprechenden Heizelements 50 gegen die Rückseite des elementseitigen Kontaktblechs 38. Die Federarme 56 drücken dann das elementseitige Kontaktblech 38 analog zum ersten Ausführungsbeispiel gegen die Rückstellkraft der Distanzelemente 48 gegen das stirnwandseitige Kontaktblech, so dass die elektrisch leitenden und wärmeleitenden Kontakte zwischen den Heizelementen 50 dem stirnwandseitigen Kontaktblech 36 hergestellt sind.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Kraftstofffilters 10 und eines Filterelements 14 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf einen Filter 10 und ein Filterelement 14 für Kraftstoff. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Filtern für Fluid, beispielsweise Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft eingesetzt werden. Sie kann auch außerhalb von Kraftfahrzeugen, beispielsweise bei Industriemotoren verwendet werden. Die Erfindung kann auch außerhalb des Kraftfahrzeugbereichs ihren Einsatz finden.
Es kann auch mehr als eine Kraftstoffheizung 12 vorgesehen sein.
Das Filtergehäuse 16 kann auch mehr als einen Einlass 24 und/oder mehr als einen Auslass 26 für den Kraftstoff aufweisen.
Statt der Kontaktbleche 36 und 38 können auch einen andersartige Kontaktelemente, insbesondere Kontaktplatten, realisiert sein. Statt der Kontaktbleche 36 und 38 aus Metall können auch Kontaktelemente aus andersartigem elektrisch leitenden und wärmeleitenden Material sein.
Wenigstens eines der Kontaktbleche 36; 38 kann auch mehr oder weniger als eine Durchlassöffnung 44; 46 für den Kraftstoff aufweisen. Die Durchlassöffnungen 44; 46 können auch anders angeordnet sein.
Die Kraftstoffheizung 12 kann auch mehr oder weniger als drei Heizelemente 50 aufweisen.
Die Heizelemente 50 können statt an dem elementseitigen Kontaktblech 38 auch an dem stirnwandseitigen Kontaktblech 36 befestigt sein. Sie können auch lose zwischen den Kontaktblechen 36 und 38 angeordnet sein. In diesem Fall können vorteilhafterweise Führungselemente vorgesehen sein, welche ein seitliches Verrutschen der Heizelemente 50 verhindern.
Anstelle der PTC-Elemente können auch andersartige Heizelemente 50 mit einem von der Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand, beispielsweise NTC-Elemente mit elektrischen Widerständen mit negativen Temperaturkoeffizienten, oder einem temperaturunabhängigen elektrischen Widerstand vorgesehen sein.
Die Heizelemente 50 können statt aus Keramik auch aus einem andersartigen Material sein.
Es kann auch mehr oder weniger als eine Druckeinrichtung 52 vorgesehen sein. Die Druckeinrichtung 52 kann auch mehr oder weniger als vier Federarme 56 aufweisen.
Anstelle der Federarme 56 können auch andersartige elastische oder unelastische Druckelemente, beispielsweise Spiralfedern, Schraubenfedern, Blattfedern und/oder elastische oder unelastische Kunststoffelemente, vorgesehen sein.
Wenigstens einer der Federarme 56 kann auch Teil des Stromkreises der Kraftstoffheizung 12 sein.
Beim ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 bis 3 kann die Druckplatte 54 statt aus Kunststoff auch aus einem andersartigen Material, beispielsweise aus einem leitenden Material, vorzugsweise Metall, sein. Die Druckplatte 54 kann auch Teil des Stromkreises der Kraftstoffheizung 12 sein.
Das Filterelement 14 kann statt eines runden auch einen elliptischen oder einen andersartigen Querschnitt haben.
Die Distanzelemente 48 können statt an beiden Kontaktblechen 36; 38 auch nur an einem oder keinem der Kontaktbleche 36; 38 befestigt sein.
Die Distanzelemente 48 können statt aus einem Kunststoff auch aus einem andersartigen elastischen Material sein. Es können auch federartige Distanzelemente 48 vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0162939 A1 [0003]

Claims

Filter (10) für Fluid, insbesondere Kraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Filtergehäuse (16), welches wenigstens einen Einlass (24) und wenigstens einen Auslass (26) für das Fluid aufweist und in dem wenigstens ein Filterelement (14) zur Filtrierung des Fluids so angeordnet ist, dass es den wenigstens einen Einlass (24) von dem wenigstens einen Auslass (26) trennt, und in dem wenigstens eine Heizeinrichtung (12) zum Heizen des Fluids angeordnet ist, welche wenigstens zwei elektrisch leitende und wärmeleitende Kontaktelemente (36, 38) aufweist, die jeweils mit einem Pol einer elektrischen Stromquelle elektrisch verbindbar sind und zwischen denen wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement (50) angeordnet ist, und wenigstens eine Druckeinrichtung (52) an einem der Kontaktelemente (38) angreift und diese in Richtung zu dem anderen Kontaktelement (36) hin gegen das wenigstens eine Heizelement (50) presst, derart, dass das wenigstens eine Heizelement (50) mit beiden Kontaktelementen (36, 38) jeweils in einem elektrischen und einem wärmeleitenden Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Druckeinrichtung (52) zwischen dem wenigstens einen Filterelement (14) und einem der wenigstens zwei Kontaktelemente (36, 38) so angeordnet ist, dass in der korrekten Einbauposition des wenigstens einen Filterelements (14) in dem Filtergehäuse (16) dieses so mit der Druckeinrichtung (52) gegen das entsprechende Kontaktelement (36, 38) drückt, dass die elektrischen und wärmeleitenden Kontakte zwischen dem wenigstens einen Heizelement (50) und den beiden Kontaktelementen (36, 38) realisiert sind.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Druckeinrichtung (52) wenigstens ein elastisches Druckelement (56) aufweist.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Druckeinrichtung (52) wenigstens eine Druckplatte (54) zwischen dem wenigstens einen elastischen Druckelement (56) und dem entsprechenden Kontaktelement (38) aufweist.
Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Filterelement (14) und dem zu dem wenigstens einen Filterelement (14) am nächsten liegenden Kontaktelement (38) eine Positioniermaske (178) angeordnet ist mit wenigstens einer Maskenöffnung (182), durch die wenigstens ein Teil, insbesondere das wenigstens eine Druckelement (56), der wenigstens einen Druckeinrichtung (52) in der korrekten Einbauposition hindurch reicht.
Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Teil der wenigstens einen Druckeinrichtung (52) elektrisch leitend ist.
Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kontaktelementen (36, 38) wenigstens ein elastisches Distanzelement (48) angeordnet ist.
Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Heizelement (50) an einem der Kontaktelemente (38) befestigt ist.
Filter nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Führungseinrichtung (28) vorgesehen ist zur Führung des wenigstens einen im Filtergehäuse (16) bewegbaren Kontaktelements (38) und/oder des wenigstens einen Heizelements.
Filterelement (14) eines Filters für Fluid, insbesondere Kraftstoff, Öl, Wasser, Harnstofflösung oder Luft, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem der vorigen Ansprüche, das in einem Filtergehäuse (16) so angeordnet werden kann, dass es wenigstens einen Einlass (24) des Filtergehäuses (16) für Fluid von wenigstens einem Auslass (26) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Filterelement (14) wenigstens ein Teil einer Druckeinrichtung (52) befestigt ist, die in der korrekten Einbauposition des Filterelements (14) in dem Filtergehäuse (16) gegen ein entsprechendes Kontaktelement (38) einer Heizeinrichtung (12) zum Heizen des Fluids so drücken kann, dass das Kontaktelement (38) gegen wenigstens ein Heizelement (50) und ein zweites Kontaktelement (36) der Heizeinrichtung (12) gepresst wird und jeweils ein elektrischer und wärmeleitender Kontakt zwischen dem wenigstens einen Heizelement (50) und den beiden Kontaktelementen (36, 38) realisiert wird.
Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Druckeinrichtung (52) wenigstens ein elastisches Druckelement (56) aufweist, welches an dem Filterelement (14) befestigt ist.