DE102015003163A1

DE102015003163A1 - Kraftstofffiltereinsatz und Kraftstofffilter mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement sowie mit einer Wasserabscheideeinheit

Info

Publication number: DE102015003163A1
Application number: DE102015003163.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Baumann; Idriss Razgani; Jonas Eble; Lars Spelter; Christopher Müller
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-29
Also published as: CN107407239A; WO2016146424A1; US10765977B2; CN107407239B; US20180028949A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffiltereinsatz (26) für einen Kraftstofffilter (10), umfassend ein Vorfilterelement (28) und ein Hauptfilterelement (30), die in einer zur Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes (26) axialen Richtung übereinanderliegend angeordnet sind, wobei das Hauptfilterelement (30) eine Wasserabscheideeinheit (60) zum Abscheiden von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser aufweist und wobei die Wasserabscheideeinheit (60) einen Wasserablaufkanal (74) für das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser aufweist, der sich in axialer Richtung zumindest teilweise durch das Vorfilterelement (28) hindurcherstreckt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Kraftstofffilter mit einem solchen Kraftstofffiltereinsatz.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffiltereinsatz und einen Kraftstofffilter mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement sowie mit einer Wasserabscheideeinheit.
Stand der Technik
DE 10 2008 048 228 A9 offenbart einen Kraftstofffilter mit einem Kraftstofffiltereinsatz der ein Vorfilterelement und ein Hauptfilterelement umfasst, die zur Längsachse des Kraftstofffilters in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet sind. Der durch das Vorfilterelement vorgefilterte Kraftstoff wird mittels einer außerhalb des Filtergehäuses angeordneten Kraftstoffpumpe zum Hauptfilterelement gepumpt.
Aus der US 3,900,400 B ist einen Fluidfilter mit einem Filtergehäuse bekannt, bei dem zwei Filterelemente in Richtung der Längsachse des Fluidfilters übereinanderliegend angeordnet sind und die unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. Zwischen den beiden Filterelementen ist ein Einströmkanal für das Fluid ausgebildet, der durch eine Endscheibe eines unteren Filterelements und durch eine an der Endscheibe federelastisch abgestützte Gehäusespannplatte axial begrenzt ist. Durch die Gehäusespannplatte wird das obere der beiden Filterelemente einem Gehäusedeckel des Filtergehäuses dichtend zur Anlage gebracht.
EP 0 852 158 A1 zeigt einen Kraftstofffilter mit zwei fluidisch hintereinander geschaltet angeordneten Filterelementen, die in Richtung der Längsachse des Kraftstofffilters übereinanderliegend angeordnet sind.
WO 2006/070221 A1 zeigt einen weiteren Kraftstofffilter mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement, die zur Längsachse des Kraftstofffilters konzentrisch angeordnet sind.
Ähnliche Kraftstofffilter sind aus der DE 20 2006 004 527 U1 und der EP 1 485 605 B1 bekannt.
Die bekannten Filtersysteme erlauben ein wirkungsvolles Entfernen von im Kraftstoff enthaltenen partikulären Verunreinigungen. Insbesondere Dieselkraftstoff weist jedoch in der Praxis häufig einen relevanten Wassergehalt auf, der zu Schäden bzw. Fehlfunktionen von Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystemen bzw. Dieselmotoren führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kraftstofffiltereinsatz mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement sowie einen Kraftstofffilter anzugeben, die bei einem kompakten und einfachen Aufbau sowie einer einfachen Handhabung zusätzlich ein Entfernen von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser erlauben.
Offenbarung der Erfindung
Die den Kraftstofffiltereinsatz betreffende Aufgabe wird durch einen Kraftstofffiltereinsatz gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter weist die in Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale auf. Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Kraftstofffiltereinsatz erlaubt aufgrund der beiden Filterelemente ein effizientes Abtrennen von in dem Kraftstoff enthaltenen partikulären Verunreinigungen. Das Vorfilterelement kann dabei vorteilhaft als Grobfilter zum Herausfiltern gröberer partikulärer Verunreinigungen und das Hauptfilterelement als ein Feinfilter zum Herausfiltern von kleineren partikulären Verunreinigungen aus dem Kraftstoff ausgebildet sein. Diesbezüglich können sich die Filtermedien des Vor- und des Hauptfilterelements insbesondere in ihrer Porenweite voneinander unterscheiden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Filterelemente kann dabei ein einfacher konstruktiver Aufbau sowie eine besonders einfache Handhabung des Kraftstofffiltereinsatzes ermöglicht werden. Die in das Hauptfilterelement integrierte Wasserabscheideeinheit erlaubt darüber hinaus das Abscheiden von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser, ohne dass dadurch die Baugröße des Kraftstofffiltereinsatzes bzw. eines Filtergehäuses zur Aufnahme des Kraftstofffiltereinsatzes vergrößert wird. Dies deshalb, weil die Wasserabscheidung in einem ohnehin existierenden inneren Bauraum des Kraftstofffiltereinsatzes angeordnet ist. Darüber hinaus können das Vorfilterelement und das Hauptfilterelement mitsamt der Wasserabscheideeinheit als eine Baueinheit ausgeführt werden, wodurch die Handhabung des Kraftstofffiltereinsatzes beim Einbau in ein Filtergehäuse bzw. bei dessen Austausch vereinfacht wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wasserablaufkanal radial außenseitig durch ein Wandelement begrenzt, das sich vom Hauptelement in axialer Richtung wegerstreckt. Das Wandelement ist dabei vorzugsweise an einer unteren Endscheibe des Hauptfilterelements angebracht, insbesondere angeformt. Neben den sich daraus ergebenden fertigungstechnischen Vorteilen wird dadurch eine besonders kostengünstige Herstellung des Kraftstofffiltereinsatzes ermöglicht. Endscheiben von Filterelementen bestehen zudem in der Regel aus einem relativ biegesteifen Kunststoffmaterial, so dass das einstückig mit der Endscheibe ausgeführte Wandelement für die Montage des Kraftstofffiltereinsatzes in einem Filtergehäuse eine hinreichend hohe mechanische Belastbarkeit aufweist, um dieses mit seinem freien Endabschnitt dichtend an Gehäusestrukturen des Filtergehäuses anschließen zu können. So kann das Wandelement erfindungsgemäß gemeinsam mit einer vom Hauptfilterelement wegweisenden unteren Endscheibe des Vorfilterelements einen Aufnahmespalt begrenzen, der der Aufnahme eines Wasserablaufstutzens eines Filtergehäuses dient.
Alternativ zur Ausbildung eines Aufnahmespalts kann das Wandelement mit der unteren Endscheide dicht verbunden sein. Die Abdichtung an einem Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzens kann in diesem Fall z. B. über ein radial innen an dem Wandelement angeordnetes Dichtelement erfolgen.
Die Wasserabscheideeinheit weist vorteilhaft einen Wasserabscheidespalt auf, der einenends mit dem Wasserablaufkanal fluidisch verbunden ist. Ein solcher Wasserabscheidespalt erlaubt ein Absetzen des im Kraftstoff enthaltenen Wassers nach unten und ist für die Abscheideeffizienz von Vorteil.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wasserabscheidespalt zwischen einem Siebrohr und einem Filtermedium des Hauptfilterelements ausgebildet. Das Siebrohr dient als Endabscheider für das im Kraftstoff enthaltene Wasser und erlaubt eine nochmals weiter verbesserte Wasserabscheidung.
Die Wasserabscheideeffizienz des Kraftstofffilterelements kann dadurch nochmals weiter erhöht werden, dass die Wasserabscheideeinheit ein Koaleszermedium aufweist. Durch das Koaleszermedium können kleinere Wassertropfen zu größeren Wassertropfen zusammengeführt werden, wodurch sich diese schwerkraftbeding leichter absetzten können. Das Koaleszermedium kann zwecks einer möglichst großen Abscheideeffizienz einem Filtermedium des Hauptfilterelements fluidisch nachgeschaltet sein. Das Koaleszermedium kann dabei bedarfsweise ein- oder mehrlagig ausgeführt sein.
Im Hinblick auf einen besonders kompakten Aufbau des Kraftstofffiltereinsatzes kann erfindungsgemäß zwischen dem Vorfilterelement und dem Hauptfilterelement ein Strömungskanal für den durch das Vorfilterelement vorgefilterten Kraftstoff angeordnet sein, der durch einander zugeordnete Endscheiben des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements in axialer Richtung unmittelbar begrenzt ist. Dadurch ergibt sich ein insgesamt vereinfachter konstruktiver Aufbau des Kraftstofffilterelements. Darüber hinaus kann der Kraftstofffiltereinsatz kostengünstig gefertigt werden. Die Handhabung des Kraftstofffilterelements beim Einbau in einem Filtergehäuse eines Kraftstofffilters bzw. bei dessen Austausch kann dabei weiter vereinfacht werden.
Für einen besonders einfachen und sicheren Wechsel des Vor- und des Hauptfilterelements können die einander zugeordneten Endscheiben des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements, die den Strömungskanal begrenzen, zum gemeinsamen Ausbau des Haupt- und Vorfilterelements miteinander verbunden, vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet sein. Dadurch kann die Geometrie des Strömungskanals sowie auch eine zuverlässige Positionierung der Endscheiben im Filtergehäuse relativ zu einem Kraftstoffauslass des Filtergehäuses vereinfacht werden. Die beiden Endscheiben können insbesondere als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt werden. Dies bietet kosten- und fertigungstechnische Vorteile. Darüber hinaus ermöglicht der eine einzige Baueinheit ausgeführte Kraftstofffiltereinsatz die Handhabung.
Die beiden Endscheiben können dabei insbesondere durch ein oder mehrere Distanzelemente, die zwischen den beiden Endscheiben angeordnet und an beiden Endscheiben angebracht, insbesondere angeformt sind, miteinander verbunden sein. Es versteht sich, dass der Strömungskanal dabei in radialer Richtung durch das/die Distanzelement(e) nicht vollständig verlegt sein darf.
Die beiden den Strömungskanal begrenzenden Endscheiben des Vor- und des Hauptfilterelements können zwecks einer zuverlässigen Abdichtung des Strömungskanals gegenüber einem Filtergehäuse jeweils ein (Radial-)Dichtungselement aufweisen. Das Dichtungselement besteht vorteilhaft aus einem Elastomer. Dadurch können Fertigungstoleranzen des Vorfilterelements sowie des Hauptfilterelements/Filtergehäuses bzw. am Filtergehäuse innenseitig anhaftende Verunreinigungen kompensiert werden.
Das Vor- und das Hauptfilterelement können jeweils ein ringförmig um die Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes angeordnetes Filtermedium aufweisen. Das Filtermedium ist dabei vorzugsweise innenseitig an einem gitterförmigen Stützrohr abgestützt, um bei einer Durchströmung des Filtermediums von radial außen nach radial innen ein Kollabieren des Filtermediums zu verhindern. Die Filtermedien können dabei jeweils als ein sternförmig gefalteter Filterbalg ausgeführt sein.
Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter umfasst ein Filtergehäuse, in dem ein vorstehend erläuterter Kraftstofffiltereinsatz angeordnet ist. Der Wasserablaufkanal des Kraftstofffiltereinsatzes ist mit einem Wassersammelraum des Filtergehäuses fluidisch verbunden. Der Wasserablaufkanal weist dabei vorzugsweise eine insgesamt fluiddichte Wandung auf, um eine zusätzliche Beruhigungszone zu schaffen, in der sich das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser absetzen kann.
Es versteht sich, dass das Filtergehäuse für den Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes öffenbar ausgebildet sein muss. Das Filtergehäuse weist dazu vorzugsweise einen Filtertopf mit einer (einzigen) Einführöffnung für das Kraftstofffiltereinsatz auf, die mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist. Der Gehäusedeckel kann mit dem Filtertopf verschraubbar oder in anderer Weise an dem Filtertopf befestigbar sein.
Zwecks einer vereinfachten Montage des Kraftstofffiltereinsatzes im Filtergehäuse kann das Filtergehäuse einen Wasserablaufstutzen aufweisen, der mit dem Wassersammelraum fluidisch verbunden ist. Der Wasserablaufstutzen erstreckt sich vorteilhaft in den vorgenannten Aufnahmespalt zwischen dem Wandelement und der unteren Endscheibe des Vorfilterelements dichtend hinein.
Beim Filtern von Kraftstoffen können darin enthaltene Luft bzw. darin physikalisch gelöste Gase ausgasen. Aus diesem Grund kann der Kraftstofffilter erfindungsgemäß ein Entlüftungsrohr aufweisen. Der Wasserablaufkanal des Kraftstofffilterelements kann dabei nach der Erfindung radial innenseitig durch ein Rohrelement begrenzt sein, das Teil eines, vorzugsweise zentral, im Innern des Kraftstofffiltereinsatzes angeordneten Entlüftungsrohrs oder aber Teil eines Siebrohrs der Wasserabscheideeinheit ist. Im erstgenannten Fall erfüllt das Entlüftungsrohr somit eine Doppelfunktion.
Das Entlüftungsrohr kann erfindungsgemäß, bevorzugt über das Rohrelement, am Filtergehäuse (dauerhaft) befestigt, insbesondere mit diesem verrastet oder verschraubt, sein. Das Entlüftungsrohr verbleibt somit im Falle eines Austauschs des Vor- und Hauptfilterelements im Sinne eines Lebensdauerbauteils im Filtergehäuse. Dies bietet Kostenvorteile und schont die Ressourcen.
Das Entlüftungsrohr kann mit seiner Eingangsöffnung über eine obere Endscheibe des Hauptfilterelements axial hinausragen oder mit der oberen Endscheibe des Hauptfilterelements bündig bzw. im Wesentlichen bündig abschließen. Dadurch ist eine sichere Entlüftung des Hauptfilterelements gewährleistet.
Das Entlüftungsrohr mündet anderenends vorzugsweise in einen Kraftstoffrücklauf des Filtergehäuses, über den der Kraftstoff zu einem Kraftstofftank rückführbar ist. Das Entlüftungsrohr kann dabei mit einer Drossel versehen sein, um einen retrograden Eintrag von Verunreinigungen in den Bereich des Hauptfilterelements entgegenzuwirken.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung liegen die den Strömungskanal begrenzenden Endscheiben des Vor- und Hauptfilterelements am Filtergehäuse innenseitig dichtend an. Der Strömungskanal ist dabei über einen am Filtergehäuse ausgebildeten seitlichen Kraftstoffauslass mit einer Kraftstoffpumpe fluidisch verbindbar, um den durch das Vorfilterelement vorgefilterten Kraftstoff über einen, vorzugsweise seitlich angeordneten, Kraftstoffeinlass des Filtergehäuses zum Hauptfilterelement zu pumpen.
Für einen Austausch des Kraftstofffilterelements weist der Kraftstofffilter nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung im Filtergehäuse einen unterhalb des Filtereinsatzes angeordneten Kraftstoffablasskanal auf, wobei in Betriebsposition des Filtereinsatzes im Filtergehäuse eine jeweilige Rohseite des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements durch eine dichtende Anlage des Filtereinsatzes am Filtergehäuse gegenüber dem Kraftstoffablasskanal abgedichtet sind und wobei die Rohseite des Hauptfilterelements durch ein axial gerichtetes Herausbewegen des Filtereinsatzes aus seiner Betriebsposition über die Rohseite des Vorfilterelements mit dem Kraftstoffablasskanal fluidisch verbindbar ist. Dadurch erübrigen sich zusätzliche Ablaufkanäle für den Kraftstoff.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Kraftstofffilter mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filtereinsatz mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
2 den Kraftstofffilter aus 1 in einem Längsschnitt; und
3 den Filtereinsatz aus 1 in einer freigestellten Schnittdarstellung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein Kraftstofffilter 10 zum Herausfiltern von in Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, enthaltenen Verunreinigungen gezeigt. Der Kraftstofffilter 10 ist beispielsweise für den Einsatz bei Nutzfahrzeugen mit Verbrennungsmotor geeignet.
Der Kraftstofffilter 10 umfasst ein offenbares Filtergehäuse 12 mit einem Filtertopf 14 mit einer Einführöffnung 16 und mit einen Gehäusedeckel 18 zum Verschließen des Filtertopfs 14. Der Filterdeckel 18 kann in den Filtertopf 14 eingeschraubt werden. Eine anders geartete Befestigung des Filterdeckels 18 am Filtertopf 14 ist vorstellbar. Das Filtergehäuse 12 kann beispielsweise aus Metall oder aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Am unteren Ende des Filtergehäuses 12 ist ein sogenannter Filtertopf 20 ausgebildet. Der Kraftstofffilter 10 ist somit in an sich bekannter Weise für eine stehende Anordnung im Betrieb ausgelegt.
Das Filtergehäuse 12 weist einen Kraftstoffzulauf 22 auf, der dem Zuführen des zu filtrierenden Kraftstoffs, beispielsweise von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt), an den Kraftstofffilter 10 dient. Ein Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses dient dem Rückführen von verunreinigtem Kraftstoff, z. B. an den vorgenannten Kraftstofftank.
Im Innenraum des Filtergehäuses 12 ist ein Kraftstofffiltereinsatz 26 angeordnet. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 umfasst ein Vorfilterelement 28 und ein Hauptfilterelement 30. Die beiden Filterelemente 28, 30 sind in Richtung der Längsachse 32 des Kraftstofffilters übereinanderliegend im Filtergehäuse 12 angeordnet. Die Längsachse 32 des Kraftstofffilters fällt mit der Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 zusammen. Das Hauptfilterelement 30 ist dem Vorfilterelement 28 fluidisch nachgeschaltet angeordnet. Mit anderen Worten durchströmt der zu filternde Kraftstoff im Betrieb vorliegend zuerst das im Filtergehäuse untenliegend angeordnete Vorfilterelement 28 und nachfolgend das oberhalb des Vorfilterelements 28 angeordnete Hauptfilterelement 30.
Das Vorfilterelement 28 und das Hauptfilterelement 30 sind jeweils als Rundfilterelemente mit einem zur Längsachse 34 des Filtereinsatzes ringförmig angeordneten Filtermedium 36 ausgeführt. Das Filtermedium 36 des Vorfilterelements 28 wie auch des Hauptfilterelements 30 sind vom zu filternden Krafstoff jeweils in einer zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 radialen Richtung von außen nach innen durchströmbar. Die Filtermedien 36 sind jeweils als ein sternförmig gefalteter Filterbalg ausgeführt und zwischen einer unteren und einer oberen Endscheibe 38, 40 des betreffenden Filterelements gehalten angeordnet. Die obere Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 ist über eine Bajonettverbindung 41 (Schnappverbindung oder ähnliches) mit dem Gehäusedeckel 18 lösbar verkoppelbar bzw. verkoppelt. Zur radial innenseitigen Abstützung der Filtermedien 36 des Vorfilterelements 28 wie auch des Hauptfilterelements 30 dient jeweils ein gitterförmiges Stützrohr 42. Die Filtermedien 36 liegen innenseitig am jeweiligen Stützrohr, vorzugsweise unmittelbar, an.
Die einander zugeordneten Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements, d. h. die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 und die obere Endscheibe 40 des Vorfilterelements, sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Diese beiden Endscheiben 38, 40 liegen jeweils über Dichtungselemente 43 am Filtergehäuse innenseitig dichtend (fluiddicht) an. Die beiden Endscheiben 38, 40 dienen dadruch als Dichtscheiben, durch die das Filtergehäuse innen in axialer Richtung in eine den Vorfilterelement 28 aufweisende Vorfilterkammer 44 und eine das Hauptfilterelement aufweisende Hauptfilterkammer 46 unterteilt ist. Zwischen der oberen Endscheibe 40 des Vorfilterelements 28 und der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 ist ein Strömungskanal 48 für den durch das Vorfilterelement 28 vorgefilterten Kraftstoff angeordnet. Der Strömungskanal 48 ist durch die einander zugeordneten Endscheiben 38, 40 des Vor- und Hauptfilterelements in axialer Richtung unmittelbar begrenzt.
Die obere Endscheibe 40 des Vorfilterelements 28 und die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 sind zum gemeinsamen Ausbau des Haupt- und Vorfilterelements 30, 28 miteinander verbunden, insbesondere einstückig miteinander ausgebildet und können insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sein. Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, sind zwischen den beiden Endscheiben Distanzelemente 50 angeordnet, die jeweils an den beiden Endscheiben angebracht, insbesondere angeformt sind.
Der Strömungskanal 48 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und steht in radialer Richtung mit der Innenwandung 52 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung. Der Strömungskanal 48 ist ausgangsseitig mit einem seitlichen (radialseitig) angeordneten Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses 12 fluidisch verbunden. An den Kraftstoffauslass 54 ist eine Kraftstoffpumpe 56 anschließbar. Die Kraftstoffpumpe 56 dient dazu, den verunreinigten Kraftstoff in die Vorfilterkammer 44 und durch das Vorfilterelement 28 zu saugen und den aus dem Filtergehäuse 12 herausgeführten vorgefilterten Kraftstoff erneut über einen mit 58 bezeichneten Kraftstoffeinlass des Filtergehäuses 12 in die Hauptfilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 zu pumpen. Dies, um den vorgefilterten Kraftstoff durch das Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30 zu führen. Der Kraftstoffeinlass 58 ist relativ zum Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses 12 axial versetzt angeordnet.
Das Hauptfilterelement 30 weist zum Abscheiden von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser eine Wasserabscheideeinheit 60 auf. Die Wasserabscheideeinheit 60 umfasst ein Koalszermedium 62, das ringförmig um die Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 angeordnet ist. Das Koaleszermedium 62 kann, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, dem Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30 insbesondere fluidisch nachgeschaltet angeordnet sein. Das Koaleszermedium 36 liegt dabei vorteilhaft innenseitig an einem Mittelrohr 64 an, damit dieses bei seiner Druckbeaufschlagung im Betrieb des Kraftstofffilters 10 nicht kollabiert. Das Mittelrohr 64 ist innerhalb des Stützrohrs 42 und koaxial zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 angeordnet. Das Koaleszermedium 62 ist somit zwischen dem Mittelrohr 64 und dem Stützrohr 42 des Filtermediums 36 des Hauptfilterelements 30 angeordnet. Das Koaleszermedium 62 kann bedarfsweise ein- oder mehrlagig aufgebaut sein und beispielsweise aus einem Vliesstoff bestehen.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, ist innerhalb des Mittelrohrs ein Siebrohr 66 angeordnet. Das Siebrohr 66 dient funktionell als ein Endabscheider für das im Kraftstoff enthaltene Wasser. Das Siebrohr 66 ist zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 koaxial verlaufend angeordnet. Das Innere des Siebrohrs 66 steht über einen Kraftstoffablaufkanal 68, der sich in axialer Richtung teilweise durch das Vorfilterelement 28 hindurcherstreckt, mit einem Kraftstoffkanal 70 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung. Der durch das Vor- und Hauptfilterelement 28, 30 gefilterte und zumindest teilweise vom Wasser befreite Kraftstoff strömt im Betrieb aus dem Innern des Siebrohrs 66 über den Kraftstoffablaufkanal 68 und den Kraftstoffkanal 70 des Filtergehäuses 12 nach unten aus dem Kraftstofffiltereinsatz 26 ab.
Zwischen dem Siebrohr 66 und dem Koaleszermedium 62 bzw. dem Mittelrohr 64 ist ein ringförmiger Wasserabscheidespalt 72 ausgebildet. Der Wasserabscheidespalt 72 ist nach unten hin offen ausgebildet und steht einenends mit einem längserstreckten Wasserablaufkanal 74 fluidisch in Verbindung.
An der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Wandelement 76 angebracht, insbesondere angeformt, das sich in axialer Richtung von der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 in Richtung des Filterkopfs, d. h. nach unten hin, wegerstreckt. Das Wandelement 76 erstreckt sich in axialer Richtung bis auf Höhe der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 in das Vorfilterelement hinein. Das Wandelement 76 begrenzt die Vorfilterkammer 44 in radialer Richtung innenseitig und trennt diese gegenüber dem Wasserablaufkanal 74 des Kraftstofffiltereinsatztes 26 ab. Der Wasserablaufkanal 74 für das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser ist mit anderen Worten in radialer Richtung außenseitig durch das rohrförmige Wandelement 76 unmittelbar begrenzt.
Das Wandelement 76 trennt somit insgesamt einen das Vorfilterelement 28 umfassenden Niederdruckbereich 78 und einen das Hauptfilterelement 30 umfassenden Hochdruckbereich 80 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 gegeneinander ab.
Der Wasserablaufkanal 68 kann sich in axialer Richtung ganz oder teilweise durch das Vorfilterelement 28 hindurcherstrecken und ist über einen Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzen 82 des Filtergehäuses 12 mit einem Wasserableitkanal bzw. Wassersammelraum 84 des Filtergehäuses 12 fluidisch verbunden.
Das rohrförmige Wandelement 76 und die untere Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 begrenzen gemeinsam einen Aufnahmespalt 86, in den der Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzen 82 in axialer Richtung dichted hineinragt. Das Wandelement 76 liegt über ein Dichtungselement 43 innenseitig an dem Wasserablaufstutzen 82 und die untere Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 über ein weiteres Dichtungselement 43 außenseitig an dem Wasserablaufstutzen 82 dichtend an. Dadurch ist der Niederdruckbreich bzw. die Vorfilterkammer 44 gegenüber dem Hochdruckbereich bzw. dem Wasserablaufkanal 74 abgedichtet.
Der Wasserablaufkanal 74 ist in radialer Richtung innenseitig durch einen Rohrelement 88 begrenzt. Das Rohrelement 88 bildet zugleich eine radial außenseitige Begrenzung der Kraftstoffablaufkanals 68. Das Rohrelement 88 ist einenends über einen zur Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes 34 schräg verlaufend angeordneten und gefensterten (nicht gezeigt) Verbindungsabschnitt 90 an einem zentral angeordneten Entlüftungsrohr 92 des Kraftstofffilters 10 angeformt. Alternativ kann das Rohrelement auch als Teil des Siebrohrs 66 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 ausgebildet sein.
Ein freier Endabschnitt des Siebrohrs 66 ist als eine Dichtlippe bzw. als ein Dichtkragen 94 ausgebildet und liegt an dem Rohrelement 88 vollumfänglich außenseitig dichtend an. Das Rohrelement 88 des Entlüftungsrohrs 92 ist anderenends, d. h. an seinem unteren Ende, mit einem Kraftstoffablaufstutzen 96 des Filtergehäuses 12 verrastet (oder verschraubt) und liegt an diesem über ein Dichtungselement 43 innenseitig dichtend an.
Das Entlüftungsrohr 92 dient dem Entlüften des Hauptfilterelements 30 bzw. der Hauptfilterkammer 46 und erstreckt sich koaxial zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatztes durch diesen hindurch. Das Entlüftungsrohr 92 kann mit seiner Einlassöffnung 98 einenends über die obere Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 axial hervorstehen. Die Einlassöffnung 98 des Entlüftungsrohrs 92 ist in diesem Fall zwischen der oberen Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 und dem Gehäusedeckel 18 angeordnet. Es versteht sich, dass das Entlüftungsrohr 92 auch bündig oder im Wesentlichen bündig zur oberen Endscheibe 40 des Hauptfilterelements angeordnet sein kann. Das Entlüftungsrohr 92 ragt anderenends in einen Entlüftungsstutzen 100 des Filtergehäuses 12 dichtend hinein. Der Entlüftungsstutzen 100 kann mit dem Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung stehen. Im Betrieb des Kraftstofffilters 10 können so im Bereich der Hauptfilterkammer 46 im Kraftstoff enthaltene Luft bzw. Ausgasungen des Kraftstoffs über das Entlüftungsrohr 92 und den Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 aus dem Filtergehäuse 12 evakuiert werden. Das Entlüftungsrohr 92 kann aus Sicherheitsgründen, beispielsweise im Bereich seiner Einlassöffnung 98, mit einer Drossel 102 versehen sein.
Die Vorfilterkammer 44 ist nach unten durch einen Gehäuseboden 104 des Filtergehäuses 12 begrenzt. Das Vorfilterelement 28 ist in seinem gezeigten Einbauzustand vom Gehäuseboden 104 axial beabstandet angeordnet. Dadurch ist zwischen der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 und dem Gehäuseboden 104 ein Kraftstoffablaufkanal 106 gebildet bzw. definiert. Der Kraftstoffablaufkanal 106 umgreift die Längsachse 32 des Kraftstofffiltergehäuses 12 und ist zum Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 offen, d. h. mit diesem fluidisch verbunden.
Der Filtertopf 14 weist einen Innenquerschnitt auf, der sich axial in Richtung auf den Gehäuseboden 102, d. h. in Einführrichtung 108 des Kraftstofffiltereinsatzes, stufenweise verjüngt. Das Filtergehäuse 12 weist dadurch im Bereich seiner Innenwandung 52 Dichtflächenabschnitte 110 für die dichtende Anlage der Endscheiben 38, 40 des Kraftstofffiltereinsatzes auf, die mit zunehmendem Abstand von der Einführöffnung 16 des Filtergehäuses 12 in Richtung des Gehäusebodes 104 von der Längsachse 34 des Kraftstoffilterelements 26 weniger weit beabstandet sind. Die Dichtungselemente 43 der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 sowie der beiden Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements 28 sind in dazu korrespondierender Weise zur Längsachse 34 des Kraftstoffiltereinsatzes 26 unterschiedlich weit beabstandet und liegen in der gezeigten Betriebsposition des Kraftstofffiltereinsatzes 26 im Filtergehäuse 12 an den Dichtflächenabschnitten 110 des Filtertopfs 20 dichtend an. Dadurch kann der Kraftstofffiltereinsatz 26 vereinfacht und ohne eine unnötige Überbeanspruchung seiner Dichtungselemente 43 in seine Betriebsposition im Filtergehäuse eingesetzt werden.
Für einen Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes 26 wird dieser entgegen der Einführrichtung 108 axial aus dem Filtertopf 14 herausbewegt. Sobald der Kraftstofffiltereinsatz über eine mit 112 (2) bezeichnete axiale Wegstrecke aus seiner gezeigten Einbauposition in eine Drainageposition bewegt ist, sind die Dichtungselemente 43 der unteren und der oberen Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements 28 sowie der unteren Endscheibe 38 des Haupfilterelements 30 aus ihrer jeweiligen Dichtposition am Filtergehäuse 12 bzw. dem Wasserablaufstutzen 82 entfernt. Folglich steht die Hauptfilterkammer 46 über die Vorfilterkammer 44 mit dem Kraftstoffablaufkanal 106 fluidisch in Verbindung. Dadurch kann der rohseitige Kraftstoff aus der Hauptfilterkammer 46 über die Vorfilterkammer 44 gemeinsam mit dem dort rohseitig angeordneten Kraftstofff – der Schwerkraft folgend – in den Kraftstoffablaufkanal 106 strömen. Über den Kraftstoffablaufkanal 106 kann der Kraftstoff zum Kraftstoffrücklauf 24 abfließen.
Zu beachten ist, dass die axiale Länge des gehäuseseitigen Wasserablaufstutzens 82 derart bemessen ist, dass das Dichtungselement 43 des Wandelements 76 in der Drainageposition des Kraftstofffiltereinsatzes 26 weiterhin am Wasserablaufstutzen 82 dichtend anliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass Kraftstoff aus der Vorfilterkammer 44 nicht auf die Reinseite des Kraftstofffilters 10, hier den Wasserablauf(stutzen) bzw. den Kraftstoffablaufstutzen 96 des Kraftstoffkanals 70 gelangt.
3 zeigt den Kraftstofffiltereinsatz aus den 1 und 2 in einer freigestellten Darstellung und in einem Längsschnitt. Die Gitterstruktur des Siebrohrs 66 ist in dieser Darstellung gut zu erkennen. Das Siebrohr 66 ist mit der oberen Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 verbunden, z. B. verrastet. Der Dichtkragen 94 des Siebrohrs kann aus einem elastisch verformbaren (Kunststoff-)Material bestehen. Der Dichtkragen 94 kann dadurch beim axial gerichteten Einführen des Kraftstofffiltereinsatzes 26 in das Filtergehäuse (1 und 2) unter Führung an dem schräg verlaufenden Verbindungsabschnitt 90 des Entlüftungsrohrs 92 auf das Rohrelement 88 dichtend aufgeschoben werden. Die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 weist innenumfangsseitig einen Haltesteg 114 auf. Der Haltesteg 114 steht von der unteren Endscheibe 38 axial in Richtung auf die obere Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 weg und stützt das Mittelrohr 64 innenseitig ab.
Im Betrieb des Kraftstofffilters 10 strömt der von der Kraftstoffpumpe angesaugte ungefilterte Kraftstoff über den Kraftstoffzulauf 22 des Filtergehäuses in die Vorfilterkammer 44 und durchströmt das Filtermedium 36 des Vorfilterelements 28 in radialer Richtung von außen nach innen. Durch das rohrförmige Wandelement 76 des Hauptfilterelements gelangt der Kraftstoff über den Strömungskanal 48 und den seitlichen Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses in die Kraftstoffpumpe 56. Mittels der dem Kraftstoffauslass 54 und dem Kraftstoffeinlass 58 fluidisch zwischengeschalteten Kraftstoffpumpe wird der vorgefilterte Kraftstoff in die Hauptfilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 gepumpt. Der vorgefilterte Kraftstoff durchströmt das Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30, das Koaleszermedium 62 und das Siebrohr in einer zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 radialen Richtung von außen nach innen. Dabei wird das im Kraftstoff enthaltene Wasser zumindest teilweise aus dem Kraftstoff abgeschieden und fließt der Schwerkraft folgend vom Wasserabscheidespalt 72 über den Wasserablaufkanal 68 nach unten in den Wassersammelraum 84 des Filtergehäuses 12. Der auf diese Weise von Verunreinigungen befreite Kraftstoff fließt über den Kraftstoffkanal 70 aus dem Kraftstofffilter 10 heraus und kann einem Verbrennungsmotor bzw. einer Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt werden.
Zum Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes 26 wird in einem ersten Schritt der Gehäusedeckel 18 vom Filtertopf 20 entfernt. Die Bajonettverbindung 41 zwischen dem Gehäusedeckel 18 und dem Kraftstoffiltereinsatz 26 ist geschlossen oder wird durch die Schraubbewegung des Gehäusedeckels 18 geschlossen. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 wird durch die Schraubbewegung als Ganzes axial in Richtung der Längsachse 32 des Filtergehäuses 12 aus seiner Einbauposition (1 und 2) bewegt. Sobald sich der Filtereinsatz in Drainageposition befindet, strömt der rohseitige (vorgefilterte) Kraftstoff aus der Hauptfilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 in die Vorfilterkammer 44 des und gemeinsam mit dem dort angeordneten rohseitigen Kraftstoff über den Kraftstoffablaufkanal 106 in den Kraftstoffrücklauf 24 sowie ggf. einen mit diesem fluidisch verbundenen Kraftstofftank. Bei einem weiteren Abdrehen bzw. Abheben des Gehäusedeckels 18 vom Filtertopf 14 gemeinsam mit dem Kraftstofffiltereinsatz 26 wird auch das innenseitige Dichtungselement 43 des Wandelements 76 sowie das am Wasserablaufstutzen 82 anliegende Dichtungselement 43 der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 aus ihrer dichtenden Anlage am Wasserablaufstutzen 82 bewegt. Ein reinseitig ggf. vorhandener Flüssigkeitsspiegel eines Kraftstoff-Wasser-Gemischs kann dann nach radial außen in die Kraftstoffablaufkanal 106 strömen und über den Kraftstoffrücklauf 24 aus dem Filtergehäuse 12 abfließen. Nach dem vollständigen Entfernen des Kraftstofffiltereinsatzes 26 aus dem Filtertopf wird dieser vom Gehäusedeckel 18 abgekoppelt und ein neuer Kraftstofffiltereinsatz 26 am Gehäusedeckel 18 befestigt. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 wird nachfolgend in Einführrichtung in den Filtertopf 14 eingesetzt und durch Festschrauben des Gehäusedeckels 18 am Filtertopf 14 in seine Einbauposition überführt (1 und 2).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008048228 A9 [0002]
US 3900400 B [0003]
EP 0852158 A1 [0004]
WO 2006/070221 A1 [0005]
DE 202006004527 U1 [0006]
EP 1485605 B1 [0006]

Claims

Kraftstofffiltereinsatz (26) für einen Kraftstofffilter (10), umfassend ein Vorfilterelement (28) und ein Hauptfilterelement (30), die in einer zur Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes (26) axialen Richtung übereinanderliegend angeordnet sind, wobei das Hauptfilterelement (30) eine Wasserabscheideeinheit (60) zum Abscheiden von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser aufweist und wobei die Wasserabscheideeinheit (60) einen Wasserablaufkanal (74) für das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser aufweist, der sich in axialer Richtung zumindest teilweise durch das Vorfilterelement (28) hindurcherstreckt.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablaufkanal (74) radial außenseitig durch ein Wandelement (76) begrenzt ist, das sich vom Hauptfilterelement (30) in axialer Richtung wegerstreckt.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (76) an einer unteren Endscheibe (38) des Hauptfilterelements (30) angebracht, insbesondere angeformt ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (76) gemeinsam mit einer vom Hauptfilterelement (30) wegweisenden unteren Endscheibe (38) des Vorfilterelements (28) einen Aufnahmespalt (86) zur Aufnahme eines Wasserablaufstutzens (82) eines Filtergehäuses (12) begrenzt.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabscheideeinheit (60) des Hauptfilterelements (30) einen Wasserabscheidespalt (72) umfasst, der einenends mit dem Wasserablaufkanal (74) fluidisch verbunden ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserabscheidespalt (72) zwischen einem Siebrohr (66) und einem Filtermedium (36) des Hauptfilterelements (30) ausgebildet ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabscheideeinheit (60) ein Koaleszermedium (62) aufweist, das vorzugswiese einem Filtermedium (36) des Hauptfilterelements (30) fluidisch nachgeschaltet angeordnet ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorfilterelement (28) und dem Hauptfilterelement (30) ein Strömungskanal (48) für den durch das Vorfilterelement (28) vorgefilterten Kraftstoff angeordnet ist, der durch einander zugeordnete Endscheiben (38, 40) des Vorfilterelements (28) und des Hauptfilterelements (30) in axialer Richtung unmittelbar begrenzt ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endscheiben (38, 40) des Vorfilterelements (28) und des Hauptfilterelements (30), die den Strömungskanal (48) begrenzen, zum gemeinsamen Ausbau miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig miteinander ausgebildet sind.
Kraftstofffilter umfassend ein Filtergehäuse (12) und einen darin angeordneten Kraftstofffiltereinsatz (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wasserablaufkanal (74) des Kraftstofffiltereinsatzes (26) mit einem Wassersammelraum (84) des Filtergehäuses (12) fluidisch verbunden ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (12) einen Wasserablaufstutzen (96) aufweist, der mit dem Wassersammelraum fluidisch verbunden ist, wobei sich der Wasserablaufstutzen (96) in den zwischen dem Wandelement (76) und der unteren Endscheibe (38) des Vorfilterelements (28) angeordneten Aufnahmespalt (86) dichtend hineinerstreckt.
Kraftstofffilter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablaufkanal radial innenseitig durch ein Rohrelement (88) begrenzt ist, das Teil eines, vorzugsweise zentral, im Innern des Kraftstofffiltereinsatzes (26) angeordneten Entlüftungsrohrs (92) oder Teil eines Siebrohrs der Wasserabscheideeinheit (60) ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (92), vorzugsweise über das Rohrelement (88), am Filtergehäuse (12) befestigt, insbesondere mit diesem verrastet oder verschraubt, ist.
Kraftstofffilter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsrohr (92) einenends in einen Kraftstoffrücklauf (24) des Filtergehäuses (12) mündet, der mit einem Kraftstofftank fluidisch verbindbar ist.
Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 10 bis 13 in Kombination mit Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das die den Strömungskanal (48) begrenzenden Endscheiben (38, 40) des Vor- und Hauptfilterelements (28, 30) am Filtergehäuse (12) innenseitig dichtend anliegen und wobei der Strömungskanal (48) über einen am Filtergehäuse (12) ausgebildeten seitlichen Kraftstoffauslass (54) mit einer Kraftstoffpumpe (56) fluidisch verbindbar ist, um den durch das Vorfilterelement (28) vorgefilterten Kraftstoff über einen, vorzugsweise seitlich angeordneten, Kraftstoffeinlass (58) des Filtergehäuses (12) zum Hauptfilterelement (30) zu pumpen.