DE102015000360A1

DE102015000360A1 - Filter mit integrierter Pumpe

Info

Publication number: DE102015000360A1
Application number: DE102015000360.7A
Authority: DE
Inventors: Lars Spelter; Idriss Razgani
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) und einen Filter (30) mit einem solchen Filterelement (10). Das Filterelement (10) weist an seinem ersten axialen Ende einen größeren Öffnungsquerschnitt auf als an seinem zweiten axialen Ende, so dass ein Stützrohr (42), das mit einem Filtergehäuse (32) verbunden ist, bei der Installation des Filterelements (10) im Filtergehäuse (32) in das Filterelement (10) einführbar ist. Beide axialen Enden weisen jeweils eine Dichtung auf, wobei zumindest eine Dichtung, insbesondere beide Dichtungen, axial beabstandet zu einem Filtermedium (16) des Filterelements (10) angeordnet sind. Das Stützrohr (42) ist fest mit einer Pumpe (40) verbunden, die vorzugsweise radial zentral im Filterelement (10) angeordnet ist. Die Pumpe (40) ist unmittelbar und/oder mittelbar – insbesondere über das Stützrohr (42) – mit dem Filtergehäuse (32) verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Filter, insbesondere in Form eines Kraftstofffilters, für eine Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Filterelement für einen solchen Filter.
Stand der Technik
Es ist bekannt, eine Pumpe zur Fluidförderung mit einem Filter zur Reinigung des Fluids zu kombinieren. Beispielsweise ist aus der CN 201025192Y ein Ölfilter mit einer integrierten Pumpe bekannt geworden.
US 2003/0121865 A1 offenbart weiterhin einen Kraftstofffilter mit einer integrierten Pumpe. Dabei presst die Pumpe Kraftstoff in axialer Richtung durch ein Filtermedium des Filters.
Ein weiterer Kraftstofffilter, bei dem eine Pumpe Kraftstoff durch ein Filterelement presst, ist aus der US 2006/0275163 A1 bekannt geworden.
DE 10 2007 032 441 A1 offenbart einen Kraftstofffilter mit einer elektrischen Pumpe. Die Pumpe saugt Kraftstoff an und presst den Kraftstoff in einem Filterelement radial von innen nach außen.
Weiterhin ist aus der US 6,361,684 B1 ein Kraftstofffilter bekannt geworden, der eine Pumpe umfasst. Die Pumpe presst den Kraftstoff radial von außen nach innen durch das Filtermedium des Kraftstofffilters.
DE 196 19 992 A2 offenbart einen Kraftstofffilter mit einer Pumpe, die Kraftstoff durch einen Grobfilter saugt und anschließend durch einen Feinfilter presst.
Schließlich ist aus der US 2001/0030148 A1 ein Kraftstofffilter für eine Brennkraftmaschine bekannt geworden. Der Kraftstofffilter weist eine Pumpe auf, die Kraftstoff radial von außen nach innen durch ein Filtermedium eines Filterelements saugt.
Die Anordnung einer Pumpe im Filter führt bereits zu einer sehr kompakten Ausbildung des Filters. Es ist jedoch erstrebenswert, Filter derart weiterzubilden, dass noch signifikant mehr Bauraum eingespart wird.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig produzierbaren und umweltschonenden Filter, der sowohl konstruktiv einfach als auch sehr kompakt ausgebildet ist, zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch einen Filter, insbesondere in Form eines Kraftstofffilters, für eine Brennkraftmaschine, wobei der Filter folgende Merkmale aufweist:

a) ein Filterelement mit einer Filterelementlängsachse und einem radial zur Filterelementlängsachse ausgebildeten Filtermedium;
b) ein Filtergehäuse zur Aufnahme des Filterelements;
c) eine elektrisch antreibbare, zumindest teilweise entlang der Filterelementlängsachse angeordnete Pumpe zum Ansaugen von durch das Filtermedium gefiltertem Fluid, insbesondere von durch das Filtermedium gefiltertem Kraftstoff;
d) ein mit der Pumpe fest verbundenes Stützrohr, wobei das Stützrohr mehrere radiale Durchgangsöffnungen zum Durchlass von gefiltertem Fluid aufweist und wobei das Stützrohr zumindest teilweise mit seiner radialen Außenseite an der radialen Innenseite des Filtermediums anliegt.

Unter dem Begriff ”axial” wird im Rahmen der Erfindung eine Richtung verstanden, die entlang der Filterelementlängsachse oder parallel zur Filterelementlängsachse verläuft. Unter dem Begriff ”radial” wird eine Richtung verstanden, die senkrecht zur Filterelementlängsachse verläuft.
Das Filtermedium liegt zumindest teilweise unmittelbar am Stützrohr an. Hierdurch kann im Vergleich zu den bekannten Filtern Bauraum zwischen dem Filtermedium und der Pumpe eingespart werden. Das Stützrohr – das zur Abstützung des Filtermediums im Saugbetrieb der Pumpe dient – ist fest mit der Pumpe verbunden. Beim Wechsel des Filterelements wird somit das Stützrohr nicht mit ausgewechselt, so dass beim Filterelementwechsel weniger Abfall anfällt.
Eine besonders kompakte Ausbildung des Filters wird erzielt, wenn die Pumpe ein Pumpengehäuse aufweist, das einteilig mit dem Stützrohr ausgebildet ist.
Das Stützrohr ist bevorzugt gitterförmig ausgebildet und weist eine Vielzahl von Stegen auf, wobei mehrere Stege mit ihrer radialen Außenseite an der radialen Innenseite des Filtermediums anliegen. Zumindest einige Stege können dabei in einer Ebene senkrecht zur Filterelementlängsachse ringförmig geschlossen ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann zumindest ein Steg wendelförmig bzw. schraubenförmig ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Filterelement für einen zuvor beschriebenen Filter, wobei das Filterelement ein Filtermedium aufweist, das radial zur Filterelementlängsachse ausgebildet ist, wobei das Filtermedium axial zwischen zwei Endscheiben des Filterelements angeordnet ist, wobei das Filterelement zwei axial beabstandete radiale Dichtungen aufweist, wobei eine erste Dichtung einen größeren radialen Innenquerschnitt aufweist als eine zweite Dichtung und zumindest eine Dichtung axial beabstandet zum Filtermedium ist.
Da die erste Dichtung einen größeren Innenquerschnitt, insbesondere einen größeren Innendurchmesser, aufweist als die zweite Dichtung, kann das Filterelement über das Stützrohr des Filters geschoben werden und bietet dennoch eine gute Abdichtung gegenüber dem Filterinnenraum. Aufgrund der zumindest einen axial zum Filtermedium beabstandeten Dichtung steht dabei eine signifikant vergrößerte Innenfläche des Filtermediums zum Filtern eines Fluids zur Verfügung.
Besonders bevorzugt sind beide Dichtungen axial beabstandet zum Filtermedium. Hierdurch erfolgt eine optimale Ausnutzung der radialen Filterinnenfläche des Filtermediums.
Das Filterelement ist konstruktiv besonders einfach ausgebildet, wenn zumindest eine Dichtung in Form eines O-Rings ausgebildet ist.
Der O-Ring ist vorzugsweise in einer Nut gehalten, wobei die Nut in einer der Endscheiben ausgebildet ist. In weiter bevorzugter Ausgestaltung des Filterelements sind sowohl die erste Dichtung als auch die zweite Dichtung jeweils in Form eines O-Rings ausgebildet, wobei die Dichtungen jeweils in einer Nut gehalten sind und wobei die Nuten jeweils in den Endscheiben ausgebildet sind.
Die Endscheiben sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet. Bevorzugt ist das Filtermedium fest mit den Endscheiben verbunden. Weiter bevorzugt ist das Filtermedium mit den Endscheiben verschweißt.
Das Filterelement kann ein Stützrohr oder ein Stützrohrteil aufweisen, das das Stützrohr des Filters ergänzt. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Filterelement jedoch stützrohrfrei ausgebildet, so dass es konstruktiv besonders einfach und kompakt ausgebildet ist und bei der Entsorgung des Filterelements wenig Abfall anfällt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird schließlich gelöst durch einen zuvor beschriebenen Filter mit einem zuvor beschriebenen Filterelement.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie den Ansprüchen.
Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Merkmale deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
Es zeigen:
1 eine geschnitte Seitenansicht eines Filterelements; und
2 eine schematische Ansicht eines Filters mit dem Filterelement gemäß 1.
1 zeigt ein Filterelement 10 in Form eines Kraftstofffilterelements. Das Filterelement 10 weist eine erste Endscheibe 12 und eine zweite Endscheibe 14 auf. Die Endscheiben 12, 14 sind aus Kunststoffausgebildet. Zwischen den Endscheiben 12, 14 ist ein Filtermedium 16 angeordnet, das fest mit den Endscheiben 12, 14 verbunden ist. Das Filtermedium 16 ist vorzugsweise in Form eines mehrfach sternförmig gefalteten Vlieses ausgebildet. Das Filterelement 10 ist axialsymmetrisch zu seiner Längsachse 18 ausgebildet.
Das Filterelement 10 weist eine erste Dichtung 20 in Form eines O-Rings auf. Weiterhin weist das Filterelement 10 eine zweite Dichtung 22 auf, die ebenfalls in Form eines O-Rings ausgebildet ist. Die erste Dichtung 20 ist in einer ersten Nut 24 der ersten Endscheibe 12 ausgebildet. Die zweite Dichtung 22 ist in einer zweiten Nut 26 angeordnet, die in der zweiten Endscheibe 14 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser D₁ der ersten Dichtung 20 ist größer als der Innendurchmesser D₂ der zweiten Dichtung 22. Hierdurch ist das Filterelement 10 leicht mit seiner ersten Dichtung 20 voran über ein Stützrohr 42 (siehe 2) stülpbar. Weiterhin sind sowohl die erste Dichtung 20 als auch die zweite Dichtung 22 axial zum Filtermedium 16 beabstandet, so dass die radiale Innenseite 28 der Filtermediums 16 von den Dichtungen 20, 22 nicht verdeckt wird.
2 zeigt einen Filter 30 in Form eines Kraftstofffilters. Der Filter 30 weist ein Filtergehäuse 32 auf. Das Filtergehäuse 32 weist ein Oberteil 34 und ein Unterteil 36 auf. Das Oberteil 34 ist mittels einer Filtergehäuseverbindung 38 mit dem Unterteil 36 verbindbar. Die Filtergehäuseverbindung 38 ist bevorzugt in Form einer Schraubverbindung ausgebildet.
Das Filtergehäuse 32 ist in 2 lediglich schematisch dargestellt. Das Filtergehäuse 32 ist mittelbar oder unmittelbar mit einer Pumpe 40 in Form einer elektrischen Kraftstoffsaugpumpe verbunden. Die Pumpe 40, genauer gesagt ein Pumpengehäuse 41 der Pumpe 40, ist fest und unmittelbar mit einem Stützrohr 42 verbunden. Das Stützrohr 42 weist mehrere Stege auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 lediglich die Stege 44, 46, 48 mit einem Bezugszeichen versehen sind.
In das Filtergehäuse 32 ist das Filterelement 10 (siehe auch 1) eingesetzt. Dabei liegt das Stützrohr 42 mit seiner radialen Außenseite 50 bzw. seinen Stegen 44, 46, 48 an der radialen Innnenseite 28 des Filtermediums 16 an.
Das Filtergehäuse 32 weist einen Einlass 52 und einen Auslass 54 auf. Der Weg des Fluids, insbesondere des Kraftstoffs, durch den Filter 30 wird in 2 durch einen Pfeil 56 angedeutet. Dem Pfeil 56 folgend gelangt das Fluid somit durch den Einlass 52 ins Innere des Filtergehäuses 32. Die Pumpe 40 saugt das Fluid radial von außen nach innen durch das Filtermedium 16. Nach dem Passieren des Filtermediums 16 gelangt das gereinigte Fluid durch Durchgangsöffnungen des Stützrohrs 42 in die Pumpe 40, wobei in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich Durchgangsöffnungen 58, 60 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Pumpe 40 presst das gefilterte Fluid anschließend durch den Auslass 54 zu einer – lediglich schematisch angedeuteten – Brennkraftmaschine 62 und/oder einem weiteren Filter (nicht gezeigt).
Alternativ zu dem zuvor beschriebenen Weg des Fluids durch den Filter 30, ist in 2 ein weiterer Weg durch einen Pfeil 64 gekennzeichnet. Dem Pfeil 64 folgend gelangt das Fluid durch den Einlass 52 ins Innere des Filtergehäuses 32. Die Pumpe 40 saugt das Fluid radial von außen nach innen durch das Filtermedium 16. Nach dem Passieren des Filtermediums 16 wird das gereinigte Fluid entlang des Stützrohrs 42 insbesondere nach unten geleitet. Anschließend gelangt das Fluid, insbesondere von unten, in die Pumpe 40. Die Pumpe 40 saugt das Fluid somit in diesem Fall axial an. Die Pumpe 40 presst das gefilterte Fluid anschließend durch den Auslass 54. Die Pumpe ist somit in diesem Fall dazu ausgebildet, das Fluid axial auszugeben.
Im Betrieb des Filters 30 stützt sich somit das Filtermedium 16 unmittelbar am Stützrohr 42 ab. Die Pumpe 40 ist oberenends unmittelbar mit dem Filtergehäuse 32 und unterenends mittelbar über das Stützrohr 42 mit dem Filtergehäuse 32 verbunden. Zum Wechsel des Filterelements 10 kann somit das Oberteil 34 vom Unterteil 36 abgeschraubt und das Filterelement 10 in Richtung der Längsachse 18 nach oben entnommen werden. Hierbei verbleibt das Stützrohr 42 im Filtergehäuse 32, so dass das Stützrohr 42 nicht als Abfall anfällt.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Filterelement und einen Filter mit einem solchen Filterelement. Das Filterelement weist an seinem ersten axialen Ende einen größeren Öffnungsquerschnitt auf als an seinem zweiten axialen Ende, so dass ein Stützrohr, das mit einem Filtergehäuse verbunden ist, bei der Installation des Filterelements im Filtergehäuse in das Filterelement einführbar ist. Beide axialen Enden weisen jeweils eine Dichtung auf, wobei zumindest eine Dichtung, insbesondere beide Dichtungen, axial beabstandet zu einem Filtermedium des Filterelements angeordnet sind. Das Stützrohr ist fest mit einer Pumpe verbunden, die vorzugsweise radial zentral im Filterelement angeordnet ist. Die Pumpe ist unmittelbar und/oder mittelbar – insbesondere über das Stützrohr – mit dem Filtergehäuse verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 201025192 Y [0002]
US 2003/0121865 A1 [0003]
US 2006/0275163 A1 [0004]
DE 102007032441 A1 [0005]
US 6361684 B1 [0006]
DE 19619992 A2 [0007]
US 2001/0030148 A1 [0008]

Claims

Filter (30), insbesondere in Form eines Kraftstofffilters, für eine Brennkraftmaschine (62), wobei der Filter (30) folgende Merkmale aufweist: a) ein Filterelement (10) mit einer Filterelementlängsachse (18) und einem radial zur Filterelementlängsachse (18) ausgebildeten Filtermedium (16); b) ein Filtergehäuse (32) zur Aufnahme des Filterelements (10); c) eine elektrisch antreibbare, zumindest teilweise entlang der Filterelementlängsachse (18) angeordnete Pumpe (40) zum Ansaugen von durch das Filtermedium (16) gefiltertem Fluid, insbesondere von durch das Filtermedium (16) gefiltertem Kraftstoff; d) ein mit der Pumpe (40) fest verbundenes Stützrohr (42), wobei das Stützrohr (42) mehrere radiale Durchgangsöffnungen (58, 60) zum Durchlass von gefiltertem Fluid aufweist und wobei das Stützrohr (42) zumindest teilweise mit seiner radialen Außenseite (50) an der radialen Innenseite (28) des Filtermediums (16) anliegt.
Filter nach Anspruch 1, bei dem die Pumpe (40) ein Pumpengehäuse (41) aufweist, wobei das Pumpengehäuse (41) einteilig mit dem Stützrohr (42) ausgebildet ist.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Stützrohr (42) gitterförmig ausgebildet ist und eine Vielzahl von Stegen (44, 46, 48) aufweist, wobei mehrere Stege (44, 46, 48) mit ihrer radialen Außenseite (50) an der radialen Innenseite (28) des Filtermediums (16) anliegen.
Filterelement (10) für einen Filter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Filterelement (10) ein Filtermedium (16) aufweist, das radial zur Filterelementlängsachse (18) ausgebildet ist, wobei das Filtermedium (16) axial zwischen zwei Endscheiben (12, 14) des Filterelements (10) angeordnet ist, wobei das Filterelement (10) zwei axial beabstandete radiale Dichtungen (20, 22) aufweist, wobei eine erste Dichtung (20) einen größeren radialen Innenquerschnitt aufweist als eine zweite Dichtung (22) und zumindest eine Dichtung (20, 22) axial beabstandet zum Filtermedium (16) ist.
Filterelement nach Anspruch 4, bei dem beide Dichtungen (20, 22) axial beabstandet zum Filtermedium (16) sind.
Filterelement nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zumindest eine Dichtung (20, 22) in Form eines O-Rings ausgebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 6, bei dem die Dichtung (20, 22) in Form eines O-Rings in einer Nut (24, 26) gehalten ist, wobei die Nut (24, 26) in einer der Endscheiben (12, 14) ausgebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 7, bei dem die erste Dichtung (20) und die zweite Dichtung (22) jeweils in Form eines O-Rings ausgebildet sind, wobei die Dichtungen (20, 22) jeweils in einer Nut (24, 26) gehalten sind und wobei die Nuten (24, 26) jeweils in den Endscheiben (12, 14) ausgebildet sind.
Filterelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem das Filterelement (10) stützrohrfrei ausgebildet ist.
Filter (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Filterelement (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9.