DE102015203211A1

DE102015203211A1 - Rotationssymmetrischer Endabscheider

Info

Publication number: DE102015203211A1
Application number: DE102015203211.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kollmann; Peter Zausnig
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen rotationssymmetrischen Endabscheider (7) einer Filtereinrichtung (1). Erfindungswesentlich ist dabei, – dass ein Abscheidekörper (11) mit einem rotationssymmetrischen, kegelstumpfartigen und hydrophoben Sieb (8) vorgesehen ist, – dass eine rotationssymmetrische Zarge (9) mit einer zylindrischen Außenkontur und außenliegenden Stützringen (10) vorgesehen ist, – dass zwischen den Stützringen (10) und dem Abscheidekörper (11) sich in Axialrichtung (12) erstreckende keilartige Stege (13) vorgesehen sind, die außen mit den Stützringen (10) und innen linienförmig mit dem Abscheidekörper (11) verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen rotationssymmetrischen Endabscheider einer Filtereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Filtereinrichtung mit einem solchen Endabscheider.
Um Korrosionsschäden in modernen Brennkraftmaschinen möglichst minimieren zu können, ist es erforderlich, einen im Kraftstoff enthaltenen Wasseranteil soweit wie möglich zu reduzieren. Dies wird beispielsweise durch sogenannte Koaleszer oder Endabscheider erreicht, wobei derartige Endabscheider üblicherweise ein hydrophobes Sieb aufweisen, welches für Kraftstoff durchlässig ist, für Wasser hingegen eine Barriere bildet. Das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser wird dann in einer zugehörigen Filtereinrichtung üblicherweise in einem unten angeordneten Wassersammelraum gesammelt, in welchem es aufgrund seiner Schwerkraft ohne weitere Förderung einfach absinkt. Derartige Endabscheider sind hinlänglich bekannt, wobei es oftmals problematisch ist, das aus dem Kraftstoff am Endabscheider abgeschiedene Wasser möglichst schnell in den Wassersammelraum abzuleiten, um ein unerwünschtes Durchdringen des Endabscheiders auf jeden Fall verhindern zu können.
Aus der EP 2 548 624 A1 ist ein gattungsgemäßer rotationssymmetrischer Endabscheider einer Filtereinrichtung bekannt, welcher zur Wasserableitung einen schraubenförmigen Gang um den Endabscheider herum aufweist, an welchem das abgeschiedene Wasser schraubenförmig nach unten in einen Wassersammelraum entlang laufen kann. Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten rotationssymmetrischen Endabscheider ist jedoch der vergleichsweise lange Ablaufweg des aus dem Kraftstoff abgeschiedenen Wasseranteils entlang des Schraubengangs.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Endabscheider der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine verbesserte Wasserableitung, eine einfache Herstellung und einen flexiblen Einsatz auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Endabscheider mit einem Abscheidekörper mit einem rotationssymmetrischen, kegelstumpfartigen und hydrophoben Sieb vorzusehen, wobei der kegelstumpfartige Abscheidekörper im Betriebszustand kopfüber angeordnet ist und sich dadurch nach unten konisch verjüngt. Hierdurch kann eine Adhäsionskraft sowie eine Kontaktfläche des an dem Abscheidekörper abgeschiedenen Wassers mit dem Abscheidekörper deutlich reduziert werden, da auf das abgeschiedene Wasser nunmehr auch eine senkrecht nach unten gerichtete Kraftkomponente wirkt, die versucht, den abgeschiedenen Wassertropfen vom Abscheidekörper abzuheben. Ein Kontakt des abgeschiedenen Wassers mit dem Abscheidekörper ist somit ausschließlich im Betriebszustand durch den strömenden Kraftstoffstrom bedingt, so dass im Nichtbetriebszustand das am Abscheidekörper abgeschiedene Wasser aufgrund der Schwerkraft und der überhängenden Abscheidewände des Abscheidekörpers vom Abscheidekörper löst und einfach nach unten in den Wassersammelraum sinken kann oder aufgrund geringerer Adhäsionskräfte zwar am Abscheidekörper verbleibt, jedoch deutlich leichter an diesem abläuft. Um den Endabscheider auch in herkömmlichen Filtereinrichtungen einsetzen zu können, ist eine rotationssymmetrische Zarge mit einer zylindrischen Außenkontur und außenliegenden Stützringen vorgesehen. Zwischen diesen Stützringen und dem eigentlichen Abscheidekörper sind sich in Axialrichtung erstreckende und sich keilartig nach unten verbreiternde Stege vorgesehen, die außen mit den Stützringen und innen linienförmig mit dem Abscheidekörper verbunden sind. Mit dem erfindungsgemäß vorgesehen rotationssymmetrischen Endabscheider kann somit nicht nur die Wasserabscheidung deutlich verbessert werden, da die Ableitung des abgeschiedenen Wasser beschleunigt und deren Kontakt zum Abscheidekörper reduziert wird, sondern dieser erfindungsgemäße Endabscheider kann auch besonders flexibel in gängigen Filterelementen eingesetzt werden, da seine Außenkontur zylindrisch gestaltet ist und dadurch einen Faltenstern eines den Endabscheider umgebenden Ringfilterelements abstützt. Die Neigung des Abscheidekörpers kann dabei zirka 5° bezüglich der Vertikalen betragen, wobei gilt, je größer der Neigungswinkel, umso geringer ist der Kontakt des abgeschiedenen Wassers mit dem Abscheidekörper und umso geringer sind auch die zwischen diesen beiden Bestandteilen wirkende Adhäsionskräfte.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Zarge als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, wobei der Abscheidekörper zumindest in den Kunststoff der Stege eingebettet ist. Hierdurch kann eine zuverlässige Halterung des Abscheidekörpers an den Stegen gewährleistet und dadurch insgesamt ein vergleichsweise stabiler Endabscheider geschaffen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Abscheidekörper an zumindest einem Stirnende in einem ringförmigen Halter gefangen. Vorzugsweise sind sogar beide Stirnenden in einem jeweiligen ringförmigen Halter gefangen, wobei einer der beiden Halter, üblicherweise der obere Halter, zugleich als Dichtelement ausgebildet ist. Über einen derartigen als Dichtelement ausgebildeten oberen Halter kann der Endabscheider dicht in eine entsprechende kreisförmige Ausnehmung einer ersten Endscheibe des Ringfilterelements eingreifen. Der als Dichtelement ausgebildete Halter kann dabei aus demselben Kunststoff ausgebildet sein, wie die Stege und die Stützringe der Zarge oder aber auch aus einem speziellen Dichtkunststoff, so dass in diesem Fall die Zarge beispielsweise als Zweikomponenten-Spritzgussteil hergestellt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Abscheidekörper wie beschrieben an beiden Stirnenden in einem ringförmigen Halter gefangen, wobei die beiden Halter einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Stützringe. Zusätzlich weist der obere Halter üblicherweise einen größeren Durchmesser auf als der untere Halter, wodurch die umgekehrte Kegelstumpfform realisiert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Abscheidekörper sowohl in den Kunststoff des oberen als auch in den Kunststoff des unteren Halters eingebettet, das heißt beispielsweise von diesem zumindest teilweise umspritzt ist. Durch die Verbindung der beiden Halter mit den Stegen kann eine besonders steife Zarge realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen zuvor beschriebenen Endabscheider in einer Filtereinrichtung, beispielweise einem Kraftstofffilter oder einem Schmierstofffilter einzusetzen. Hierbei wird der Endabscheider in ein Ringfilterelement eingesetzt und kann dabei zugleich mit seiner Zarge, das heißt insbesondere mit seinen außenliegenden Stützringen, den Faltenstern des Ringfilterelements abstützen. Da die Außenkontur des Endabscheiders zylindrisch ist, kann der erfindungsgemäße Endabscheider auch bei herkömmlichen Filtereinrichtungen und herkömmlichen Ringfilterelementen eingesetzt werden, wodurch ein besonders flexibler Einsatz ermöglicht wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung greift der Endabscheider mit seinem Abscheidekörper durch die zweite, das heißt im vorliegenden Fall die untere, Endscheibe des Ringfilterelements hindurch und begrenzt mit dieser einen ringförmigen Wasserdurchlass in einem darunter angeordneten Wassersammelraum der Filtereinrichtung. Die äußere Wandung des ringförmigen Wasserdurchlasses wird dabei durch einen ringförmigen axialen Fortsatz der unteren Endscheibe des Ringfilterelements gebildet. Mittels des konischen Endabscheiders kann somit auf konstruktiv äußerst einfache Weise ein Abscheidekanal für aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Wasser realisiert werden.
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 erfindungsgemäße Filtereinrichtung,
2 eine Schnittdarstellung durch ein Ringfilterelement mit einem darin integrierten erfindungsgemäßen Endabscheider,
3 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Endabscheider.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung 1, welche beispielsweise als Kraftstofffilter oder als Schmierstofffilter ausgebildet sein kann, ein Ringfilterelement 2 auf, welches im vorliegenden Fall von einem außenliegenden Rohraum 3 zu einem innenliegenden Reinraum 4 radial durchströmt ist. Unterhalb des Ringfilterelements 2 ist dabei ein Wassersammelraum 5 angeordnet, in welchem aus dem Kraftstoff bzw. Schmierstoff ausgeschiedenes Wasser 6 gesammelt werden kann. Innerhalb des Ringfilterelements 2, das heißt auf einer Reinseite, ist ein erfindungsgemäßer rotationssymmetrischer Endabscheider 7 angeordnet (vgl. auch die 2 und 3), der die eigentliche Wasserabscheidung bewirkt. Der Endabscheider 7 weist dabei einen Abscheidekörper 11 mit einem rotationssymmetrischen, kegelstumpfartigen und hydrophoben Sieb 8 auf, sowie eine rotationssymmetrische Zarge 9 mit einer zylindrischen Außenkontur und außenliegenden Stützringen 10 auf. Zwischen den Stützringen 10 und dem Abscheidekörper 11 sind dabei sich in Axialrichtung 12 erstreckende, keilartige Stege 13 vorgesehen, die außen mit den Stützringen 10 und innen linienförmig mit dem Abscheidekörper 11, das heißt mit dem hydrophoben Sieb 8 verbunden sind.
Der Abscheidekörper 11 ist dabei derart angeordnet, dass der Kegelstumpf kopfüber steht, das heißt unten einen kleineren Durchmesser aufweist als oben. Die Zarge 9 ist als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, wobei der Abscheidekörper 11 zumindest in dem Kunststoff der Stege 13 eingebettet bzw. von diesem umspritzt ist. Hierdurch ist es möglich, den Abscheidekörper 11 entlang der Stege 13 auszusteifen.
Betrachtet man die 1 bis 3 weiter, so kann man erkennen, dass der Abscheidekörper 11 sowohl an einem oberen als auch an einem unteren Stirnende in einem ringförmigen Halter 14, 15 gefangen ist. Der obere Halter 14 ist dabei als Dichtelement 16 ausgebildet. Beide Halter 14, 15 wiederum besitzen einen kleineren Durchmesser als die Stützringe 10, wobei der Endabscheider 7 mit seinem als Dichtelement 16 ausgebildeten oberen Halter 14 dicht in eine erste Endscheibe 17 des Ringfilterelements 2 eingreift, während er mit seinem gegenüberliegenden, unteren Halter 15 durch eine zweite Endscheibe 18 Ringfilterelements 2 hindurchgreift. Zugleich begrenzt der Endabscheider 7 mit seinem Abscheidekörper 11 zusammen mit der zweiten Endscheibe 18 einen ringförmigen Wasserdurchlass 19, über welchem am Endabscheider 7 abgeschiedenes Wasser 6 nach unten in den Wassersammelraum 5 gelangen kann.
Betrachtet man die Einbaulage des Abscheidekörpers 11, so kann man an allen drei Darstellungen erkennen, dass dieser kopfüber angeordnet ist, das heißt sich nach unten konisch verjüngt. Hierdurch kann erreicht werden, dass das an dem hydrophoben Sieb 8 abgeschiedene Wasser 6 einen möglichst geringen Kontakt mit dem Sieb 8 aufweist und dadurch auch nur durch geringere Adhäsionskräfte mit dem Sieb 8 verbunden ist, als dies bei senkrechten Wänden des Siebs 8 der Fall wäre. Auf die am Sieb 8 abgeschiedenen Wassertröpfchen wirkt somit eine schwerkraftbedingte Kraftkomponente nach unten, welche zugleich den Adhäsionskräften mit dem Sieb 8 entgegenwirkt. Hierdurch wird das Ablaufen des Wassers 6 am Sieb 8 erleichtert, wodurch die Gefahr eines unerwünschten Durchtritts des Wassers 6 durch das hydrophobe Sieb 8 reduziert werden kann. Durch die außen angeordneten Stützringe 10, welche den Faltenstern des Ringfilterelements 2 abstützen, wird die Abfließbewegung des abgeschiedenen Wassers 6 ebenfalls nicht behindert, wodurch ebenfalls ein Vorteil erzielt werden kann.
Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass aufgrund der kegelstumpfartigen Struktur der Zarge 9 ein vereinfachtes Spritzgusswerkzeug mit deutlich weniger Schiebern eingesetzt werden kann, wodurch auch weniger Verlustkerne in Kauf genommen werden müssen. Konkret bedeutet dies, dass Kosten bei der Werkzeugherstellung reduziert werden können, ebenso wie die zu wartenden Komponenten, wodurch die laufenden Wartungskosten gesenkt werden können.
Durch die zylindrische Außenkontur der Zarge 9 bzw. des Endabscheider 7 allgemein kann dieser auch in herkömmlichen Ringfilterelementen 2 alternativ und damit äußerst flexibel eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2548624 A1 [0003]

Claims

Rotationssymmetrischer Endabscheider (7) einer Filtereinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, – dass ein Abscheidekörper (11) mit einem rotationssymmetrischen, kegelstumpfartigen und hydrophoben Sieb (8) vorgesehen ist, – dass eine rotationssymmetrische Zarge (9) mit einer zylindrischen Außenkontur und außenliegenden Stützringen (10) vorgesehen ist, – dass zwischen den Stützringen (10) und dem Abscheidekörper (11) sich in Axialrichtung (12) erstreckende keilartige Stege (13) vorgesehen sind, die außen mit den Stützringen (10) und innen linienförmig mit dem Abscheidekörper (11) verbunden sind.
Endabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zarge (9) als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist, wobei der Abscheidekörper (11) zumindest in den Kunststoff der Stege (13) eingebettet ist.
Endabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekörper (11) an zumindest einem Stirnende in einem ringförmigen Halter (14, 15) gefangen ist.
Endabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halter (14) als Dichtelement (16) ausgebildet ist.
Endabscheider nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekörper (11) an beiden Stirnenden in einem ringförmigen Halter (14, 15) gefangen ist, wobei die beiden Halter (14, 15) einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Stützringe (10).
Filtereinrichtung (1), insbesondere ein Kraftstoff- oder ein Schmierstofffilter, mit einem Endabscheider (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringfilterelement (2) vorgesehen ist, in dessen Innenraum der Endabscheider (7) angeordnet ist und mit seiner Zarge (9) das Ringfilterelement (2) abstützt.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabscheider (7) mit seinem als Dichtelement (16) ausgebildeten Halter (14) dicht in eine erste Endscheibe (17) des Ringfilterelements (2) eingreift, während er mit seinem gegenüberliegenden Halter (15) durch eine zweite Endscheibe (18) des Ringfilterelements (2) hindurchgreift.
Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabscheider (7) mit seinem Abscheidekörper (11) durch die zweite Endscheibe (18) des Ringfilterelements (2) hindurchgreift und mit diesem einen ringförmigen Wasserdurchlass (19) zu einem darunter angeordneten Wassersammelraum (5) begrenzt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Endabscheider (7) im Einbauzustand konisch nach unten verjüngt.