DE102014222509A1

DE102014222509A1 - Kraftstofffilter

Info

Publication number: DE102014222509A1
Application number: DE102014222509.4A
Authority: DE
Inventors: Torsten Lika
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-05-04
Also published as: EP3215731A1; WO2016071147A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen einem zumindest zweiteiligen Gehäuse (2), in welchem ein koaxial erstes Ringfilterelement (3) und ein zweites Ringfilterelement (4) angeordnet sind, wobei – die Ringfilterelemente (3, 4) in Reihe geschaltet und daher nacheinander durchströmt sind, – die Ringfilterelemente (3, 4) separat ausgebildet sind, – ein Funktionsträger (6) vorgesehen ist, der zentral und innerhalb der Ringfilterelemente (3, 4) angeordnet ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Funktionsträger (6) als einstückiges, stabförmiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und der drei separate Kanäle (7, 8, 9) zur Führung von drei unterschiedlichen Fluiden aufweist, wobei der erste Kanal (7) einen radialen Eingang (10), einen axialen Ausgang (11) und eine U-förmige Umlenkung (12) aufweist.

Description

Die vorliegende betrifft einen Kraftstofffilter mit einem zumindest zweiteiligen Gehäuse, in dem ein erstes Ringfilterelement angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Funktionsträger zum Einbau in ein solches Kraftstofffilter.
Aus der DE 10 2010 062 813 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftstofffilter mit einem darin angeordneten ersten Ringfilterelement, einem zweiten Ringfilterelement sowie einem dritten Ringfilterelement bekannt, wobei sämtliche Ringfilterelemente koaxial zueinander und zumindest zwei Ringfilterelemente in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Sämtliche Ringfilterelemente sind darüber hinaus in Reihe geschaltet und daher nacheinander durchströmt. Um die Wartung dieses Kraftstofffilters möglichst einfach halten zu können, sind die Ringfilterelemente zudem separat und damit einzeln austauschbar. Innerhalb der Ringfilterelemente ist dabei ein Funktionsträger angeordnet, der mehrteilig aufgebaut ist und Kanäle zur Führung unterschiedlicher Fluide aufweist.
Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstofffilter ist dabei der Aufbau des Funktionsträgers, da dieser nicht nur zunächst aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut werden muss, sondern zudem auch ein erhebliches Bauraumvolumen benötigt.
Aus der DE 10 2011 120 641 A1 ist ein weiteres Kraftstofffilter bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kraftstofffilter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere kleiner baut und einfacher herzustellen ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen bislang in bekannten Kraftstofffiltern eingesetzten Funktionsträger nun erstmals als einstückiges, stabförmiges Kunststoffspritzgussteil auszubilden und zugleich über die Ausgestaltung des Spritzgusswerkzeugs sämtliche zur Funktion des Kraftstofffilters erforderlichen Kanäle in den Funktionsträger zu integrieren. Aus diesem Grund weist der erfindungsgemäße Kraftstofffilter einen Funktionsträger auf, der drei separate Kanäle zur Führung von drei unterschiedlichen Medien besitzt, wobei der erste Kanal einen radialen Eingang, einen axialen Ausgang und eine U-förmige Umlenkung aufweist. Dies U-förmige Umlenkung wurde bisher durch den Funktionsträger und ein diesen umgebendes Bauteil gebildet, wodurch nicht nur eine Montage des Funktionsträgers erforderlich war, sondern auch ein vergrößerter Bauraumbedarf. Das erfindungsgemäße Kraftstofffilter besitzt in bekannter Weise ein zumindest zweiteiliges Gehäuse, in welchem ein erstes Ringfilterelement angeordnet ist. Zusätzlich vorgesehen ist darüber hinaus ein zweites und optional ein drittes Ringfilterelement, wobei zumindest das erste und zweite Ringfilterelement koaxial zueinander angeordnet und in Reihe geschaltet und damit nacheinander durchströmbar sind. Der erfindungsgemäße Funktionsträger ist in abgewandelter, das heißt insbesondere mehrteiliger, Form bereits in herkömmlichen Kraftstofffiltern eingesetzt und zwar zentral und innerhalb der Ringfilterelemente. Durch die erfindungsgemäße einstückige als Kunststoffspritzgussteil ausgeführte Variante mit sämtlichen zum Betrieb der Filtereinrichtung erforderlichen Kanälen, kann der Funktionsträger jedoch in einem einzigen Kunststoffspritzgussvorgang und damit vergleichsweise einfach, kostengünstig und dennoch hochpräzise hergestellt werden. Durch die Integration sämtlicher für die Funktion des Kraftstofffilters erforderlicher Kanäle in den Funktionsträger baut dieser auch deutlich kleiner, wodurch das Kraftstofffilter insgesamt kleiner gebaut werden kann. Alternativ ist auch denkbar, den durch den kleineren Funktionsträger frei werdenden Bauraum durch ein vergrößertes Ringfilterelement zu belegen, wodurch die Filterleistung des Kraftstofffilters erhöht werden kann. Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Funktionsträger mit seiner einstückigen Ausbildung ist darüber hinaus, dass der Funktionsträger nun nicht mehr aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt werden muss, sodass dieser Montageaufwand komplett entfallen kann. Hierdurch kann der Funktionsträger auch zuverlässiger gestaltet werden, da die Montage einzelner Bauteile stets Fehlerquellen birgt. Durch das Fehlen des weiteren Teils des bislang bekannten Funktionsträgers muss dieses auch nicht mehr über eine Dichtung abgedichtet werden, so dass die Dichtung selbst kleiner und damit kostengünstiger herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der erste Kanal als Kraftstoffkanal, der zweite Kanal als Wasserkanal und der dritte Kanal als Entlüftungskanal ausgebildet. Über den Entlüftungskanal, das heißt in vorliegendem Fall den dritten Kanal, kann eine Entlüftung des Kraftstofffilters erfolgen, was zum einwandfreien Betrieb und zum Erreichen der vollen Filterleistung erforderlich ist. Über den zweiten, als Wasserkanal ausgebildeten Kanal, kann das an einem Ringfilterelement, beispielsweise einem Koaleszer aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser abgeführt werden, beispielsweise in einen unterhalb der Ringfilterelemente gelegenen Wassersammelraum. Über den ersten Kanal erfolgt die Kraftstoffführung von der Reinseite des dritten Ringfilterelements bis zu einem Kraftstofffilterausgang.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung durchläuft der dritte Kanal den Funktionsträger axial. Zusätzlich oder alternativ besitzt der erste Kanal einen radial Eingang, einen radialen Ausgang sowie eine U-förmige Umlenkung, die den Kraftstoff zunächst in Axialrichtung entlang des Funktionsträgers nach oben und dann in entgegengesetzter Richtung nach unten zu einem Kraftstofffilterausgang umleitet. Der zweite Kanal, das heißt der Wasserkanal, verläuft im Wesentlichen rechtwinklig zwischen einem radialen Eingang und einem axialen, unten angeordneten Ausgang, der mit beispielsweise einem Wassersammelraum verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Verlaufsführung der drei Kanäle kann eine besonders kompakte Anordnung derselben innerhalb des Funktionsträgers erreicht werden, wodurch der Funktionsträger selbst äußerst kompakt gebaut werden kann.
Zweckmäßig ist das erste Ringfilterelement als Partikelfilter ausgebildet, wogegen das zweite Ringfilterelement als Koaleszer und das dritte Ringfilterelement als hydrophober Endabscheider bzw. als Partikelfilter ausgebildet sind. In der ersten Filterstufe, das heißt am ersten Ringfilterelement werden somit Schmutzpartikel herausgefiltert und zudem eine zumindest geringe Koaleszenz des im Kraftstoff mitgeführten Wassers erreicht. Durch diese vergleichsweise geringe Koaleszenz werden Wassertröpfchen etwas vergrößert, die dann am zweiten Ringfilterelement, das heißt hier an der zweiten Filterstufe, die beispielsweise als reine Koaleszerstufe ausgebildet ist, weiter koalesziert, das heißt vergrößert werden können. Als Filtermaterial für das zweite Ringfilterelement kann beispielsweise Zellulose, auch native Zellulose verwendet werden, die insbesondere in Form eines Gewebes, eines Gewirkes, eines Gestricks oder eines Vlieses eingesetzt werden kann. In der nachfolgenden dritten Filterstufe, das heißt am dritten Ringfilterelement, kann dann ein feinmaschiges Netz aus hydrophobem Material vorgesehen werden, so dass das dritte Ringfilterelement als Endabscheider fungiert, der die von der ersten und zweiten Filterstufe vergrößerten Wassertröpfchen am Durchtritt hindert und abscheidet. Der durch die erste und zweite Filterstufe bereits vorgereinigte Kraftstoff wird an der dritten Filterstufe durch das dritte Ringfilterelement nochmals gefiltert und zugleich entwässert. Mit dem erfindungsgemäßen dreistufigen Kraftstofffilter lässt sich somit eine besonders hohe und optimierte Filterwirkung, insbesondere im Hinblick auf Schmutz und Feststoffpartikel erzielen, ebenso wie eine deutlich verbesserte Entwässerung des gefilterten Kraftstoffs. Hierdurch kann insbesondere die Korrosionsgefahr deutlich reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Funktionsträger zum Einbau in ein zuvor beschriebenes Kraftstofffilter anzugeben, der einstückig, stabförmig und als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und drei separate Kanäle zur Führung von drei unterschiedlichen Fluiden, nämlich Luft, Kraftstoff und Wasser, aufweist, wobei der erste Kanal einen radialen Eingang, einen axialen Ausgang und eine U-förmige Umlenkung aufweist. Ein derartiger einstückiger Funktionsträger kann bei Bedarf über den Ersatzteilhandel angeboten werden und bei entsprechender Ausbildung, das heißt bei Vorsehen entsprechender Dichtungen, sogar in herkömmlichen Filterelementen eingebaut werden. Bei diesem erfindungsgemäßen Funktionsträger kann durch die einstückige Ausführungsform eine qualitativ hochwertige Fertigung gewährleistet werden, da insbesondere bei bisher mehrteilig ausgeführten Funktionsträgern erforderliche Montagevorgänge komplett entfallen. Durch die erfindungsgemäß verwinkelte Kanalführung der drei separaten Fluidkanäle innerhalb des Funktionsträgers kann dieser darüber hinaus besonders kompakt gebaut werden, wodurch sich erhebliche Bauraumvorteile ergeben.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters mit einem darin eingesetzten, ebenfalls erfindungsgemäßen Funktionsträger,
2 eine teilweise geschnittene Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Funktionsträgers mit unterschiedlichsten Schnittebenen,
3 eine Längsschnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B,
4a eine Querschnittsdarstellung durch den Funktionsträger entlang der Schnittebene F-F,
4b eine Schnittdarstellung durch den Funktionsträger entlang der Schnittebene C-C,
4c eine Schnittdarstellung durch den Funktionsträger entlang der Schnittebene E-E,
4d eine Schnittdarstellung durch den Funktionsträger entlang der Schnittebene D-D,
5a eine Ansicht von oben auf den erfindungsgemäßen Funktionsträger,
5b eine Ansicht von unten auf den Funktionsträger,
6 eine Längsschnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A,
7 eine Längsschnittdarstellung durch den Funktionsträger entlang der Schnittebene G-G.
Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes Kraftstofffilter 1 ein üblicherweise zweiteiliges Gehäuse 2 auf, in welchem zumindest zwei, optional sogar drei Ringfilterelemente 3, 4 und 5 angeordnet sind. Im gezeichneten Beispiel ist ein Kraftstofffilter mit drei Ringfilterelementen 3, 4, 5 gezeigt. Das erste Ringfilterelement 3 ist dabei als Partikelfilter ausgebildet, wogegen das zweite Ringfilterelement 4 als Koaleszer ausgebildet ist. Das optionale dritte Ringfilterelement 5 wiederum kann als hydrophober Endabscheider und als Partikelfilter ausgebildet sein. Sämtliche Ringfilterelemente 3, 4 und 5 sind dabei radial durchströmt und zwar alle von außen nach innen. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass das zweite Ringfilterelement 4 axial versetzt zum ersten Ringfilterelement 3 angeordnet und in dieser Ausführungsform von innen nach außen durchströmt wird. Alle Ringfilterelemente 3, 4, 5 sind darüber hinaus in Reihe zueinander geschaltet und dadurch nacheinander durchströmt. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Ringfilterelemente 3, 4 und 5 separat und damit einzeln ausgetauscht werden können, wodurch die Wartung des erfindungsgemäßen Kraftstoffilters 1 deutlich vereinfacht werden kann.
Zentral und innerhalb der Ringfilterelemente 3, 4 und 5 ist dabei ein erfindungsgemäßer Funktionsträger 6 angeordnet, der als einstückiges, stabförmiges Stoffspritzgussteil ausgebildet ist und drei separate Kanäle 7, 8, 9 zur Führung von drei unterschiedlichen Fluiden aufweist. Der erste Kanal 7 ist dabei als Kraftstoffkanal ausgebildet, wogegen der zweite Kanal 8 als Wasserkanal und der dritte Kanal 9 als Entlüftungskanal ausgebildet sind. Der erste Kanal 7 besitzt dabei einen radialen Eingang 10 (vgl. auch die 2 bis 7), einen axialen Ausgang 11 sowie eine U-förmige Umlenkung 12. Der zweite Kanal 8 verläuft im Wesentlichen rechtwinklig zwischen einem radialen Eingang 10' und einem axialen Ausgang 11'. Der dritte Kanal 9 hingegen läuft den Funktionsträger 6 axial und besitzt dadurch sowohl einen axialen Eingang als auch einen axialen Ausgang.
Betrachtet man nochmals die Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Kraftstofffilter 1 gemäß der 1, so kann man erkennen, dass auf der Reinseite nach dem zweiten Ringfilterelement 4 mit der Integration sämtlicher Kanäle 7, 8, 9 in den Funktionsträger 6 ein deutlicher Bauraumgewinn einhergeht, welcher es ermöglicht, das Kraftstofffilter 1 entweder kompakter zu bauen oder aber mehr Filtermaterial des ersten bzw. zweiten Ringfilterelements 3, 4 einzubauen, um damit eine erhöhte Filterleistung zu erreichen. Auch eine Dichtung 13 zwischen einer Endscheibe 14 des ersten Ringfilterelements 3 kann deutlich kleiner gestaltet werden, wodurch Material eingespart werden kann. Im Gegenzug hierzu muss lediglich eine vergleichsweise kleine Dichtung 15 zwischen dem Funktionsträger 6 und dem dritten Ringfilterelement 5 vorgesehen werden.
Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Funktionsträgers 6 als einstückiges Kunststoffspritzgussteil kann zudem dessen Qualität erheblich gesteigert werden, da beispielsweise sämtliche Fehler, die auf Montagefehlern beruhen, gänzlich ausgeschlossen werden können. Zudem kann der einstückige Funktionsträger 6 auch kostengünstiger gefertigt werden, da eine Montage mehrerer Funktionsträgerbauteile, wie dies bisher üblich war, nun nicht mehr erforderlich ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Funktionsträger 6 bzw. dem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter 1 lässt sich eine deutlich kompakte Bauweise sowie eine Qualitativ hochwertige Herstellung besonders einfach erreichen, da sämtliche zum Führen unterschiedlicher Fluide erforderlichen Kanäle 7, 8, 9 nunmehr in dem einstückig ausgebildeten Funktionsträger 6 integriert sind. Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen Funktionsträger 6, der in der 1 und den übrigen Figuren unterschiedlichen Varianten dargestellt ist, eine Dichtung 13 deutlich kleiner gestaltet werden, was ebenfalls zu einer Reduzierung der Kosten und zu einer Materialeinsparung führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010062813 A1 [0002]
DE 102011120641 A1 [0004]

Claims

Kraftstofffilter (1) mit einem zumindest zweiteiligen Gehäuse (2), in welchem ein koaxial erstes Ringfilterelement (3) und ein zweites Ringfilterelement (4) angeordnet sind, wobei – die Ringfilterelemente (3, 4) in Reihe geschaltet und daher nacheinander durchströmt sind, – die Ringfilterelemente (3, 4) separat ausgebildet sind, – ein Funktionsträger (6) vorgesehen ist, der zentral und innerhalb der Ringfilterelemente (3, 4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsträger (6) als einstückiges, stabförmiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und der drei separate Kanäle (7, 8, 9) zur Führung von drei unterschiedlichen Fluiden aufweist, wobei der erste Kanal (7) einen radialen Eingang (10), einen axialen Ausgang (11) und eine U-förmige Umlenkung (12) aufweist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (7) als Kraftstoffkanal, der zweite Kanal (8) als Wasserkanal und der dritte Kanal (9) als Entlüftungskanal ausgebildet sind.
Kraftstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (9) den Funktionsträger (6) axial durchläuft.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass zusätzlich ein drittes Ringfilterelement (5) vorgesehen ist, – sämtliche Ringfilterelemente (3, 4, 5) koaxial zueinander und zumindest zwei Ringfilterelemente (3, 5) in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, und in Reihe geschaltet und daher nacheinander durchströmt sind.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (8) im Wesentlichen rechtwinklig zwischen einem radialen Eingang (10’) und einem axialen Ausgang (11’) verläuft.
Kraftstofffilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Ringfilterelemente (3, 4, 5) radial durchströmt sind und zwar – das erste Ringfilterelement (3) von außen nach innen, – das zweite Ringfilterelement (4) von innen nach außen oder von außen nach innen und – das dritte Ringfilterelement (5) wieder von außen nach innen.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass das erste Ringfilterelement (3) als Partikelfilter ausgebildet ist, und/oder – dass das zweite Ringfilterelement (4) als Koaleszer ausgebildet ist, und/oder – dass das dritte Ringfilterelement (5) als hydrophober Endabscheider und Partikelfilter ausgebildet ist.
Funktionsträger (6) zum Einbau in ein Kraftstofffilter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Funktionsträger (6) einstückig, stabförmig und als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und drei separate Kanäle (7, 8, 9) zur Führung von drei unterschiedlichen Fluiden aufweist und wobei der erste Kanal (7) einen radialen Eingang (10), einen axialen Ausgang (11) und eine U-förmige Umlenkung (12) aufweist.
Funktionsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (7) als Kraftstoffkanal, der zweite Kanal (8) als Wasserkanal und der dritte Kanal (9) als Entlüftungskanal ausgebildet sind.
Funktionsträger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanal (9) den Funktionsträger (6) axial durchläuft.
Funktionsträger nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (8) im Wesentlichen rechtwinklig zwischen einem radialen Eingang (10’) und einem axialen Ausgang (11’) verläuft.