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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Filterbaugruppe für ein zu filterndes Fluid, insbesondere Kraftstoff oder Öl, mit einem Filtergehäuse und mit zumindest zwei Filterelementen.
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Stand der Technik
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Filterelemente werden beispielsweise bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Betriebsstoffe wie Kraftstoff oder Öl von Verunreinigungen zu befreien. Typischerweise wird für ein zu filterndes Fluid genau ein Filterelement vorgesehen. Die Baugröße des Filterelements begrenzt dabei einen maximal möglichen Volumenstrom des zu filternden Fluids. Jedoch steht ein Bauraum in der notwendigen Größe und Form nicht immer zur Verfügung.
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Aus der
EP 0 991 457 81 ist ein Filtersystem bekannt geworden, bei dem an einem gemeinsamen Filterkopf mehrere separate, hohlzylindrische Filtergehäuse mit jeweils einem Filterelement angeschraubt sind. Der Filterkopf ist derart ausgebildet, dass die Filtergehäuse mit den Filterelementen von einem Fluid parallel durchströmbar sind. Der Filterkopf umfasst Anschlüsse zum Einleiten des zu filternden Fluids und zum Auslassen des gefilterten Fluids. Durch den speziellen Filterkopf soll die Anzahl der Leitungs-verbindungen reduziert werden, die nötig sind, um die Mehrzahl der Filtergehäuse an eine Rohleitung für ein zu filterndes Fluid anzuschließen. Der aufwendig gestaltete Filterkopf erhöht jedoch die Bauhöhe in vertikaler Richtung erheblich.
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US 2011/0 089 101 A 1 offenbart einen Kraftstofffilter, bei dem in einem gemeinsamen Gehäuseinnenraum eines Filtergehäuses zwei parallel durchströmbare, hohlzylindrische Filterpatronen angeordnet sind, wobei jede Filterpatrone von einem Gewebe aus hydrophobem Material umgeben ist, um in dem Kraftstoff enthaltenes Wasser abzuscheiden. Die Filterpatronen sind an unterseitig in das Filtergehäuse eingeschraubten Wartungsdeckeln gehaltert, so dass die Filterpatronen einfach ausgetauscht werden können. Da die Filterpatronen in dem gemeinsamen Gehäuseinnenraum angeordnet sind, ergibt sich gegenüber der Verwendung einer größeren Filterpatrone, wenn überhaupt, nur eine geringfügige Verringerung der Baugröße des gesamten Kraftstofffilters. Auch wird deshalb keine gesteigerte Flexibilität bei der Gestaltung einer Außenkontur des Filtergehäuses erreicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist demgegenüber die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstig herzustellende Filterbaugruppe zu schaffen, die es auch in beengten Einbauräumen ermöglicht, eine für einen vorgegebenen Volumenstrom eines zu filternden Fluids ausreichend große Filterfläche unterzubringen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Filterbaugruppe für ein zu filterndes Fluid, insbesondere Kraftstoff oder Öl, mit einem Filtergehäuse gelöst, umfassend zumindest einen Fluid-einlass und zumindest einen Fluidauslass, zwei oder mehr Gehäuseteile, von denen zumindest eines einstückig ausgeführt ist, wobei das Filtergehäuse mehrere Filtertöpfe aufweist, die Seite an Seite nebeneinanderliegend angeordnet sind und zumindest ein Gehäuseteil zum Verschließen der Filtertöpfe ausgebildet ist, wobei zumindest zwei Filterelemente, die jeweils in einem der Filtertöpfe des Filtergehäuses angeordnet sind, die jeweils einen Reinraum auf einer Reinseite des Filterelements von einem Vorraum auf einer Rohseite des Filterelements trennen, wobei wenigstens zwei Filtertöpfe parallel durchströmbar sind und ein Heizelement rohseitig in einem der parallel durchströmbaren Filtertöpfe oder in einer rohseitigen Verbindung zwischen zwei benachbarten Filtertöpfen angeordnet ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
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Es wird eine Filterbaugruppe für ein zu filterndes Fluid, insbesondere Kraftstoff oder Öl, mit einem Filtergehäuse vorgeschlagen. Die Filterbaugruppe weist auf: zumindest einen Fluideinlass und zumindest einen Fluidauslass; zwei, drei oder mehr Gehäuseteile, von denen zumindest eines einstückig ausgeführt ist. Das Filtergehäuse weist mehrere Filtertöpfe auf, die Seite an Seite nebeneinanderliegend angeordnet sind, und zumindest ein Gehäuseteil ist zum Verschließen der Filtertöpfe ausgebildet. Der Fluideinlass und der Fluidauslass liegen an unterschiedlichen oder an gleichen Gehäuseteilen vor. Die Filterbaugruppe weist ferner zumindest zwei Filterelemente auf, die jeweils in einem der Filtertöpfe des Filtergehäuses angeordnet sind, die jeweils einen Reinraum auf einer Reinseite des Filterelements von einem Vorraum auf einer Rohseite des Filterelements trennen, wobei zwischen den Vorräumen benachbarter Filtertöpfe eine fluidische Verbindung besteht und die Reinräume der Filtertöpfe in den Fluidauslass münden. Wenigstens zwei Filtertöpfe sind parallel durchströmbar, und ein Heizelement ist rohseitig in einem der parallel durchströmbaren Filtertöpfe oder in einer rohseitigen Verbindung zwischen zwei benachbarten Filtertöpfen angeordnet.
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Ist das Heizelement zwischen zwei Filtertöpfen angeordnet, sind diese bevorzugt parallel durchströmbare Filtertöpfe.
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Das Filtergehäuse kann zweiteilig, dreiteilig oder mehrteilig sein. Eine wenigstens dreiteilige Ausführungsform des Filtergehäuses erlaubt eine vorteilhafte Anpassung an verfügbaren Bauraum, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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Das wenigstens eine einstückig ausgebildete Gehäuseteil ist einfach und kostengünstig zu fertigen. In einem der Gehäuseteile ist wenigstens ein Fluideinlass für das zu filternde Fluid vorgesehen. Das Gehäuseteil ist mit mehreren Filtertöpfen ausgebildet. Die Filtertöpfe sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene Seite an Seite neben-einanderliegend angeordnet. Das Gehäuseteil kann somit flexibel an einen Einbauraum mit komplexer oder zerklüfteter Geometrie angepasst werden, insbesondere an einen sehr flachen Einbauraum. Die Filtertöpfe können beispielsweise über Seitenwanddurchführungen miteinander fluidisch verbunden sein. Dadurch kann eine parallele Durchströmung der Filtertöpfe eingerichtet werden, d. h. die Filterelemente können parallel durchströmt sein. Die Seitenwanddurchführungen können als radial verlaufende Kanäle ausgebildet sein, bevorzugt als Schlitze in den Seitenwänden, die von einer Trennungsebene der Gehäuseteile aus offen sind, um hierdurch eine problemlose Entformung zu erreichen. Alternativ kann die Zufuhr des Rohfluids über eine oder mehrere rohseitige Verteilerleitungen erfolgen. Diese können außen am Gehäuse vorhanden sein oder im Inneren des Gehäuses angeordnet sein.
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Durch die mehreren Filtertöpfe wird ermöglicht, einen vorgegebenen Volumenstrom des Fluids zu filtern. Das Filtergehäuse umfasst ferner ein Gehäuseoberteil zum Verschließen der Filtertöpfe. Das Gehäuseoberteil ist typischerweise abdichtend, d. h. fluiddicht, auf dem Filtergehäuse aufgesetzt. Dazu können Filtergehäuse und Gehäuseoberteil miteinander fest verbunden, beispielsweise verklebt, sein. Der Fluideinlass und/oder der Fluidauslass können am Gehäuseoberteil, am Gehäuseunterteil, oder an einem Gehäusemittelteil vorliegen. Dazu kann am betreffenden Gehäuseteil wenigstens eine Fluidsammelleitung ausgebildet sein, die wenigstens einen Fluidauslass für das aus den Filtertöpfen strömende gefilterte Fluid, und/oder es kann wenigstens eine Fluidverteilerleitung ausgebildet sein, die einen Fluideinlass für das zu filternde Rohfluid aufweist und Fluidauslässe für das in die Filtertöpfe strömende Rohfluid. Dadurch, dass die Filterbaugruppe zumindest zwei Filterelemente umfasst, die jeweils in einem der Filtertöpfe des Filter-gehäuses angeordnet sind, wird jeder der Filtertöpfe in einen Vorraum für zu filterndes Fluid auf einer Rohseite des Filterelements und in einen Reinraum für gefiltertes Fluid auf einer Reinseite des Filterelements unterteilt. Die wenigstens eine Fluidsammelleitung für das gefilterte Fluid ist typischerweise zu den Reinräumen eines jeden Filtertopfes hin geöffnet. D. h., gefiltertes Fluid kann von dem jeweiligen Reinraum in die Fluidsammelleitung zum Fluidauslass strömen. Die wenigstens eine Fluidverteilerleitung für das zu filternde Fluid ist typischerweise zu den Vorräumen eines jeden Filtertopfes hin geöffnet. D. h., zu filterndes Fluid kann von dem Fluideinlass in die Fluidverteilerleitung zu dem jeweiligen Vorraum strömen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Filterbaugruppe jeweils mehr als einen Fluideinlass und/oder Fluidauslass aufweist, etwa einen Rohflüssigkeitseinlass und einen Einlass für aus einer Brennkraftmaschine rückgeführten Kraftstoff und/oder zwei Reinflüssigkeitsauslässe, die mit getrennten Kraftstoffzuführungssystemen verbindbar sind. Die weiteren Fluideinlässe und/oder Fluidauslässe können an unterschiedlichen Gehäuseteilen vorgesehen sein. Optional können die weiteren Fluideinlässe und/oder Fluidauslässe an anderen und/oder voneinander verschiedenen Gehäuseteilen vorgesehen sein. Eine rohseitige Verbindung und/oder reinseitige Verbindung der Filtertöpfe ist über eine oder mehrere Fluidverteilerleitungen und/oder eine oder mehrere Fluidsammelleitungen und/oder über Seitenwanddurchführungen möglich.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Heizelement in dem bezogen auf eine Strömungsrichtung zwischen Fluideinlass und Fluidauslass letzten der Filtertöpfe angeordnet sein. Dies erlaubt eine Verringerung des Differenzdrucks der Filterbaugruppe. Es muss nur ein kleines Volumen, nämlich der betreffende Filtertopf erhitzt werden, so dass Heizleistung eingespart werden kann. Der Volumenstrom des Rohfluids kann über den Querschnitt gezielt eingestellt und auch optimiert werden. Der größte Teil des Volumenstroms wird nicht durch das Heizelement geführt. Daher ist im Normalbetrieb, wenn das Heizelement nicht in Betrieb ist, der Druckverlust in der Filterbaugruppe insgesamt geringer als mit einer stromaufwärtigen Anordnung des Heizelements.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Heizelement vollständig in das Gehäuse integriert sein. Insbesondere kann das Heizelement als Plattenheizelement ausgebildet sein, das in einen Filtertopf eingesetzt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Plattenheizelement unter dem Filterelement angeordnet. Es muss nur ein kleines Volumen, nämlich der Volumenstrom im Filtertopf, erhitzt werden. Das Heizelement kann auswechselbar ausgeführt sein.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Heizelement in der rohseitigen Verbindung zwischen dem bezogen auf eine Strömungsrichtung zwischen Fluideinlass und Fluid-auslass vorletzten und letzten der Filtertöpfe angeordnet sein. Es muss nur ein kleines Volumen, nämlich der betreffende Bereich der rohseitigen Verbindung zwischen den Filtertöpfen erhitzt werden, so dass Heizleistung eingespart werden kann. Der Volumenstrom des Rohfluids kann über den Querschnitt gezielt eingestellt und auch optimiert werden. Der größte Teil des Volumenstroms wird nicht durch das Heizelement geführt. Daher ist im Normalbetrieb, wenn das Heizelement nicht in Betrieb ist, der Druckverlust in der Filterbaugruppe insgesamt geringer als mit einer stromaufwärtigen Anordnung des Heizelements.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Gehäuse einen Flansch aufweisen, an den das Heizelement angeflanscht ist. insbesondere kann das Heizelement als Stabheizelement ausgebildet sein, das in das Gehäuse eintaucht. Durch die Flanschbefestigung kann das Heizelement leicht ausgetauscht werden. Das Heizelement kann alternativ als Lebensdauerbauelement ausgeführt sein, so dass höherwertige Komponenten und/oder Komponenten mit Sensorik oder dergleichen eingesetzt werden können. Optional kann das Heizelement jedoch auch als Lebensdauerbauteil fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Vorzugsweise kann das Heizelement schräg zu einer Längsachse der Filtertöpfe in das Gehäuse eintauchen. Durch die schräge Anordnung steht für den Wärmeübertrag von Heizelement und Rohfluid eine lange Wegstrecke entlang des Heizelements zur Verfügung. Vorteilhaft wird das Rohfluid der Heizstrecke des Heizelements tangential zugeführt und das erwärmte Rohfluid tangential wieder abgeführt.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung kann das Heizelement ein Gehäuse mit Strömungsführungseigenschaften aufweisen. So kann ein Stabheizelement die Strömung so führen, dass das Fluid möglichst lange mit der Heizstrecke in Kontakt ist. Bei einem Plattenheizelement kann ein Strömungsführungselement vorgesehen sein, das einen tangentialen Austritt des Fluids ermöglicht. Hierfür kann eine zum Heizelement beabstandete Platte vorgesehen sein. Ebenso kann die Strömungsführung in das Filterelement im betreffenden Filtertopf integriert sein, beispielsweise in dessen Bodendeckel, oder dessen geschlossenen Endscheibe. Bei einem Plattenheizelement kann das strömungsführende Gehäuse zumindest eine Strömungsleitplatte aufweisen, die sandwichartig zwischen dem Filterelement und dem Plattenheizer aufgenommen ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Strömungsleitplatte an zumindest einer Umfangsposition radial außen liegend eine Einkerbung aufweist, die einen Strömungsweg von dem Plattenheizelement in den Vorraum des Filtertopfs, in dem sich der Plattenheizer befindet, bereit stellt. Durch diese Maßnahme kann vorteilhaft eine Kontaktdauer des Fluids mit dem Heizelement erhöht werden, da dem Fluid quasi ein längerer Weg aufgezwungen wird, indem ausschließlich die Einkerbung zur Strömungsdurchführung zur Verfügung steht.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können eines oder mehrere der Gehäuseteile einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere kann das Gehäuseoberteil einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Es kann mit jeweils einem Deckelelement für jeden Filtertopf ausgeführt sein. Bei einem mehrteiligen Gehäuseoberteil können wenigstens zwei der Deckelelemente baugleich ausgebildet sein.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können Deckelelemente auf einem Gehäuseoberteil der Gehäuseteile jeweils ein Längssegment wenigstens einer Fluidsammelleitung und/oder einer Fluidverteilerleitung aufweisen. Dadurch lässt sich eine kompakte Bauform erzielen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Deckelelement und das jeweilig zugeordnete Längssegment der wenigstens einen Fluidsammelleitung und/oder Fluidverteilerleitung einstückig miteinander ausgebildet sind. Die Fluidsammelleitung ist dann zumindest abschnittsweise als ein Bestandteil des Gehäuseoberteils ausgebildet. Dadurch kann die Fertigung und Montage der Filterbaugruppe vereinfacht werden.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können wenigstens zwei Fluidverteilerleitungen und/oder wenigstens zwei Fluidsammelleitungen an unterschiedlichen Gehäuseteilen vorliegen. Insbesondere kann wenigstens eine Fluidverteilerleitung am Gehäuseunterteil und wenigstens eine am Gehäuseoberteil vorgesehen sein, und/oder wenigstens eine Fluidsammelleitung am Gehäuseunterteil und wenigstens eine am Gehäuseoberteil vorliegen. Fluidverteilerleitungen und Fluidsammelleitungen können längsgeteilt mit einem Bodenabschnitt und einem Deckabschnitt ausgebildet sein. Bodenabschnitt und Deckabschnitt können mit einer Schweißnaht verbunden sein.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform kann das Gehäuse dreiteilig sein und der Fluideinlass oder der Fluidauslass an einem Gehäusemittelteil vorliegen, das zwischen Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil angeordnet ist. Vorteilhaft kann das Gehäusemittelteil mit Fluideinlass und Fluidauslass einstückig hergestellt sein. Insbesondere kann das Gehäusemittelteil insbesondere ein Fluidführungsbauteil sein. Das Gehäusemittelteil kann im Inneren und/oder an seiner Außenseite Verbindungskanäle für zu filterndes Rohfluid und/oder gefiltertes Reinfluid aufweisen. So kann der Fluideinlass tangential außen am Gehäuseoberteil und/oder am Gehäuseunterteil vorliegen. Die Fluidverteilerleitung kann im Inneren der Filterbaugruppe und der Fluidauslass mittig in radialer Richtung vorliegen. Alternativ kann der Fluideinlass tangential außen am Gehäuseoberteil und/oder am Gehäuseunterteil vorliegen und die Fluidverteilerleitung außen an dem Filtergehäuse der Filterbaugruppe entlangführen, beispielsweise an Gehäuseoberteil und/oder Gehäuseunterteil, und der Fluidauslass kann mittig in radialer Richtung an einem der Filtertöpfe vorliegen.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform kann ein Gehäusemittelteil die Filtertöpfe aufweisen. Günstigerweise können der Fluideinlass am Gehäuseoberteil oder am Gehäuseunterteil und der Fluidauslass am Gehäuseunterteil oder am Gehäuseoberteil vorgesehen sein. Es kann mehr als ein Fluideinlass und/oder mehr als ein Fluidauslass vorgesehen sein. Eine rohseitige Verbindung und/oder reinseitige Verbindung der Filtertöpfe ist über eine oder mehrere Fluidverteilerleitungen und/oder eine oder mehrere Fluidsammelleitungen möglich. Die wenigstens eine Fluidverteilleitung kann an Gehäuseoberteil und/oder Gehäuseunterteil vorliegen, und der Fluidauslass kann an einem Gehäuseteil zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil vorliegen. Eine umgekehrte Strömungsführung ist möglich, wobei Fluideinlass und Fluidauslass vertauscht sind und anstelle der Fluidverteilerleitung eine Fluidsammelleitung vorliegt. Alternativ kann der wenigstens eine Fluideinlass an Gehäuseoberteil und/oder Gehäuseunterteil vorliegen, wobei eine Fluidverteilerleitung im Inneren der Filterbaugruppe vorgesehen sein und der Fluidauslass an einem Gehäuseteil zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil vorliegen kann. Eine umgekehrte Strömungsführung ist möglich, wobei Fluideinlass und Fluidauslass vertauscht sind und anstelle der Fluidverteilerleitung eine Fluidsammelleitung vorliegt. Alternativ kann der Fluideinlass an einem der äußeren Gehäuseteile, etwa dem Gehäuseoberteil, und der Fluidauslass am entgegengesetzten äußeren Gehäuseteil, etwa dem Gehäuseunterteil, vorliegen und eine Fluidverteilerleitung im Inneren der Filterbaugruppe vorgesehen sein. Die verschiedenen Alternativen erlauben eine Anpassung an einen vorgegebenen Bauraum.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform kann wenigstens eine Fluidsammelleitung und/oder wenigstens eine Fluidverteilerleitung längsgeteilt ausgeführt sein. Bevorzugt wird ein unterseitiger Teilabschnitt der Fluidsammelleitung von einem Längssegment gebildet, das einteilig mit einem Deckelelement ausgebildet ist. Dies vereinfacht die Fertigung weiter und ermöglicht eine besonders flache Bauform der Filterbaugruppe.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können die Filterelemente an einem Gehäuseoberteil der Gehäuseteile gehaltert sein können. Vorteilhafterweise sind die Filterelemente an dem Gehäuseoberteil angeklemmt, eingebettet oder stoffschlüssig befestigt, bevorzugt angeschweißt. Alternativ oder zusätzlich kann das Filterelement auf einen Stutzenabschnitt des Gehäuseoberteils aufgesteckt sein, bevorzugt dichtend aufgesteckt. Eine Abdichtung des Stutzenabschnitts kann durch einen O-Ring oder Dichtsitz erfolgen, der bevorzugt an einer Endscheibe des Filterelements vorliegt oder dort anliegt.
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Dadurch wird die Montage der Filterbaugruppe vereinfacht. Die Filterelemente können dazu an dem Gehäuseoberteil vormontiert werden. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass die Filterelemente fluiddicht an das Gehäuseoberteil angebunden sind, so dass kein Leckagestrom zwischen den jeweiligen Vorräumen und Reinräumen auftritt. Bei den Filterelementen kann es sich um Rundelemente handeln, insbesondere mit einem sternförmig gefalteten Filtermedium. Dadurch können die einzelnen Filtertöpfe besonders kompakt gestaltet werden. In einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform sind die Filterelemente Flachelemente, insbesondere mit einem zickzackförmig gefalteten Filtermedium. Dies erlaubt einen äußerst flachen Aufbau der Filterbaugruppe.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können zumindest zwei der Filtertöpfe rohseitig fluidisch parallel miteinander verbunden sein. Die Filterelemente in den zumindest zwei Filtertöpfen sind dann parallel von dem Fluid durchströmbar. D. h., die Vorräume in den Filtertöpfen werden miteinander fluidisch verbunden. Dadurch kann bei Verwendung von einzelnen kleinen Filterelementen ein größeres effektives Gesamtfilterelement erhalten werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in einem der Filtertöpfe, bevorzugt in einem seriell durchströmbaren Filtertopf, der besonders bevorzugt einströmseitig als erster Filtertopf der Filtertöpfe der Filterbaugruppe angeordnet ist oder ein seriell durchströmbarer Mitteltopf ist, ein Wasserabscheider zum Abscheiden von in dem Fluid enthaltenem Wasser angeordnet ist. Der seriell durchströmbare Filtertopf ist den anderen Filtertöpfen also vorgeschaltet oder nachgeschaltet.
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Dies erlaubt die Integration von zusätzlichen Funktionen wie Abscheiden von Wasser aus dem Fluid. Die dafür benötigten Einrichtungen müssen dabei nur einmal für die gesamte Filterbaugruppe und nicht für jeden einzelnen Filtertopf bzw. jedes einzelne Filterelement, d. h. insgesamt mehrfach, vorgesehen werden.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können ein oder mehrere der Gehäuseteile, insbesondere ein Gehäuseunterteil, als Spritzgussteil ausgeführt sein. Bevorzugt bestehen ein oder mehrere der Gehäuseteile, insbesondere Gehäuseunterteil und/oder ein Gehäuseoberteil und/oder ein Gehäusemittelteil, aus Polyamid. Besonders bevorzugt wird PA66 verwendet. Das Gehäuseoberteil wird typischerweise ebenfalls als Spritzgussteil, bevorzugt aus Polyamid, ausgeführt. Vorteilhafterweise kann/können eines oder beide oder alle Gehäuseteile zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff bestehen, was vorteilhaft ist, um statische Elektrizität, die auf Grund der Durchströmung mit Kraftstoff entsteht, ableiten zu können. Hierbei kann die Filterbaugruppe in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zumindest einen Anschluss zur elektrischen Kontaktierung zur Ableitung statischer Elektrizität aufweisen, der bevorzugt an dem Fluideinlass und/oder Fluidauslass angeordnet ist.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können sich die Filtertöpfe in ihrer jeweiligen Bauhöhe und/oder in ihrem jeweiligen Durchmesser voneinander unterscheiden. Die Filtertöpfe sind mithin unterschiedlich tief ausgebildet. Dadurch kann die Filterbaugruppe besonders gut in zerklüfte Einbauräume eingepasst werden. Ebenso können Gruppen von Filtertöpfen vorhanden sein, die gleichartig ausgebildet sind, wobei sich einzelne Gruppen jedoch voneinander beispielsweise in Durchmesser und/oder Bauhöhe unterscheiden können
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei der Gehäuseteile, insbesondere das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil und/oder das Gehäuseoberteil und das Gehäusemittelteil und/oder das Gehäuseunterteil und das Gehäusemittelteil, an einer Trennungsebene fluiddicht miteinander verbunden sind, insbesondere miteinander verschweißt. Die Trennungsebene kann dabei normal zu einer Längsachse der Filtertöpfe verlaufen oder unter einem Winkel zu der Längsachse der Filtertöpfe verlaufen. Alternativ kann die Trennungsebene einen gestuften, insbesondere mehrfach gestuften, Verlauf haben, wobei bevorzugt zumindest ein Trennungsebenenabschnitt vorhanden ist, der normal zu einer Längsachse der Filtertöpfe verläuft und zumindest ein Trennungsebenenabschnitt, der unter einem Winkel zu der der Längsachse der Filtertöpfe verläuft. Hierdurch ist eine noch bessere Anpassung an einen Einbauraum möglich, nicht nur in der Ebene, sondern auch an eine Neigung einer Begrenzung des Einbauraums.
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Eine zwischen den Gehäuseteilen, beispielsweise Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil, vorgesehene Schweißnaht ist typischerweise umlaufend ausgeführt. Die Schweißnaht kann vorteilhaft in einer Nahtebene verlaufen. Alternativ kann die Schweißnaht sich entlang einer dreidimensionalen Kurve erstrecken. Durch Schweißen können die Gehäuseteile, beispielsweise das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil, auf einfache Weise, kostengünstig, platzsparend und sicher fluiddicht miteinander verbunden werden.
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Schließlich kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass zwischen zumindest zwei benachbarten Filtertöpfen eine Verstrebung vorgesehen ist, die bevorzugt zumindest eine Befestigungsvorrichtung, insbesondere eine Befestigungsöse oder Befestigungslasche, ausbildet oder aufweist, die zur Befestigung der Filterbaugruppe, beispielsweise an einem Kraftfahrzeug, insbesondere im Unterbodenbereich, verwendet werden kann.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform können die Filtertöpfe an wenigstens einer Stirnseite miteinander fluchten. Dies erlaubt eine Montage der Filterbaugruppe an einer ebenen Montagefläche.
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Die Filtertöpfe können jeweils eine runde, elliptische, polygonale, insbesondere vier- oder sechseckige, Querschnittsform aufweisen. Vorzugsweise haben alle Filtertöpfe der Filterbaugruppe die gleiche Querschnittsform. Alternativ können aber auch verschiedene Querschnittsformen innerhalb einer Filterbaugruppe kombiniert werden. Durch Auswahl einer geeigneten Querschnittsform für die Filtertöpfe kann die Filterbaugruppe weiter an den zur Verfügung stehenden Einbauraum angepasst werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Die vorstehend beschriebenen und noch weiter ausgeführten Merkmale können erfindungsgemäß einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
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Figurenliste
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In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 eine Aufsicht auf eine Unterseite einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit vier in einer Reihe angeordneten, im Wesentlichen zylindrischen Filtertöpfen, bei der tangential ein Fluideinlass an einem Gehäuseunterteil und ein Fluidauslass an einem Gehäuseoberteil vorgesehen ist, mit einem als Plattenheizelement ausgebildeten Heizelement im letzten Filtertopf;
- 2 eine Aufsicht auf die Oberseite der Filterbaugruppe aus 1 mit einer Fluidsammelleitung am Gehäuseoberteil;
- 3 einen Längsschnitt durch die Filterbaugruppe nach 1;
- 4 ein Schnitt durch den letzten Filtertopf der Filterbaugruppe nach 1 im Detail;
- 5 eine Aufsicht auf die Innenseite eines Gehäuseunterteils der Filterbaugruppe nach 1;
- 6 in Explosionsdarstellung ein Gehäuseoberteil mit Filterelementen der Filterbaugruppe nach 1;
- 7 in Explosionsdarstellung das Gehäuseunterteil mit Heizelement der Filterbaugruppe nach 1;
- 8 in Explosionsdarstellung die Filterbaugruppe nach 1
- 9 eine Aufsicht auf die Unterseite eines weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe mit einem als Stabheizelement ausgebildeten Heizelement zwischen dem vorletzten und letzten der Filtertöpfe;
- 10 eine Seitenansicht der Filterbaugruppe nach 9;
- 11 eine Aufsicht auf das Gehäuseoberteil der Filterbaugruppe nach 9;
- 12 einen Längsschnitt durch die Filterbaugruppe nach 11;
- 13 eine Aufsicht auf das Heizelement auf den Schnitt XIII-XIII der 12;
- 14 eine Aufsicht auf das Heizelement auf den Schnitt XIV-XIV der 12;
- 15 in Explosionsdarstellung das Gehäuseunterteil mit Heizelement nach 9;
- 16 In Explosionsdarstellung die Filterbaugruppe nach 9;
- 17 eine schematische Seitenansicht einer Filterbaugruppe mit außenliegenden Fluidverteilerleitungen an Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil und einem Fluidauslass am Gehäusemittelteil;
- 18 eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit vier in einer Reihe angeordneten, im Wesentlichen zylindrischen Filtertöpfen, bei der an einem Gehäuseoberteil und an einem Gehäuseunterteil Fluideinlässe für Rohfluid und an einem Gehäusemittelteil mittig ein Fluidauslass für Reinfluid vorgesehen sind;
- 19 eine schematische Seitenansicht der Filterbaugruppe von 18 mit Fluideinlässen an Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil und dem Fluidauslass am Gehäusemittelteil;
- 20 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe mit drei Gehäuseteilen, bei der Fluideinlässe und Fluidverteilerleitungen an Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil und ein Fluidauslass in einem Gehäusemittelteil angeordnet sind;
- 21 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe mit drei Gehäuseteilen, bei der Fluideinlässe an Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil vorgesehen sind, mit einer Fluidverteilerleitung im Inneren der Filterbaugruppe und einem Fluidauslass in einem Gehäusemittelteil;
- 22 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe mit Fluideinlass und Fluidauslass in einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, bei der eine Fluidverteilerleitung im Inneren der Filterbaugruppe verläuft;
- 23 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit Anschlüssen zur elektrischen Kontaktierung;
- 24 eine schematische Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit sechs im Wesentlichen zylindrischen und unterschiedlich tiefen Filtertöpfen in komplexer Anordnung mit Fluideinlass und Fluidauslass am Gehäuseoberteil;
- 25 eine schematische Schnittdarstellung entlang Ebene III-III durch die Filterbaugruppe von 24 mit den unterschiedlich tiefen Filtertöpfen;
- 26 eine Längsschnittansicht eines Filtertopfs mit aufgenommenem Filterelement, das auf einen Stutzenabschnitt des Gehäuseoberteils aufgesteckt ist;
- 27 eine Längsschnittansicht eines Filtertopfs mit aufgenommenem Filterelement, das auf einen Stutzenabschnitt des Gehäuseoberteils aufgesteckt ist;
- 28 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit einer verkippten Trennungsebene der Gehäuseteile;
- 29 eine stark abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit fünf quaderförmigen Filtertöpfen, die in zwei versetzten Reihen angeordnet sind;
- 30 eine abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit vier im Querschnitt sechseckigen Filtertöpfen, die gegeneinander versetzt angeordnet sind;
- 31 eine abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe mit fünf zylindrischen Filtertöpfen, von denen einer als ein seriell zu den anderen durchströmbarer Mitteltopf mit einem Wasserabscheider und einem Heizelement ausgebildet ist.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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Die 1 bis 8 zeigen in verschiedenen Ansichten und Schnittdarstellungen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 mit einem als Plattenheizelement ausgebildeten Heizelement 54.
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Dabei zeigt 1 eine Aufsicht auf eine Unterseite der Filterbaugruppe 10. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Oberseite der Filterbaugruppe 10, 3 einen Längsschnitt, 4 einen Schnitt durch den letzten Filtertopf 14 im Detail, 5 eine Aufsicht auf die Innenseite des Gehäuseunterteils 16. 6 zeigt in Explosionsdarstellung ein Gehäuseoberteil 18 mit Filterelementen 30, 7 in Explosionsdarstellung das Gehäuseunterteil 16 mit Heizelement 54 als Plattenheizelement und 8 in Explosionsdarstellung die gesamte Filterbaugruppe 10. Das in 7 gezeigte Plattenheizelement 54 hat an seiner Unterseite einen elektrischen Anschluss, der sich von einem Dichtflansch erstreckt. Der Dichtflansch liegt in einem Montagezustand an einer korrespondierenden unterseitigen Gehäuseöffnung des Filtertopfs 14 an, in dem das Heizelement 54 aufgenommen ist. Der Dichtflansch kann hierbei eine umlaufende Dichtnut aufweisen, in der ein Dichtelement, beispielsweise ein O-Ring aufgenommen ist.
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Ein Filtergehäuse 12 der Filterbaugruppe 10 umfasst beispielhaft vier im Wesentlichen zylindrische Filtertöpfe 14. Die Filtertöpfe 14 sind hier entlang einer geraden Linie nebeneinander angeordnet. Die Filtertöpfe 14 sind hier derart Seite an Seite liegend angeordnet, dass Seitenwände benachbarter Filtertöpfe 14 ineinander übergehen. Das Filtergehäuse 12 umfasst zwei Gehäuseteile 16, 18, insbesondere ein Gehäuseunterteil 16 und ein Gehäuseoberteil 18. Ein Fluideinlass 22 ist nahe zum Gehäuseoberteil 18 tangential an einem Gehäuseunterteil 16 angeordnet. Ein Fluidauslass 26 ist mittig an einem Gehäuseoberteil 18 vorgesehen. Das Heizelement 54 ist dem letzten Filtertopf 14 vor dem Fluidauslass 26 angeordnet.
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Zwei der Filtertöpfe 14, die näher zum Fluidauslass 26 angeordnet sind, weisen einen größeren Durchmesser auf als die beiden Filtertöpfe 14, die näher zum Fluideinlass 22 angeordnet sind. Die äußere Bauhöhe der Filtertöpfe 14 ist gleich. Im Innern des Gehäuseunterteils 16 ist in den Filtertöpfen 14 jeweils ein Topfabschluss 19 vorgesehen, wobei dieser jeweils in den Filtertopf 14, je nach Größe des Filterelements 30, in unterschiedlicher Tiefe eintaucht.
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Das Gehäuseunterteil 16 und das Gehäuseoberteil 18 sind jeweils einstückig als je ein Spritzgussteil ausgebildet. Die Gehäuseteile 16, 18 können beispielsweise aus Polyamid bestehen. Das Gehäuseoberteil 18 ist auf das Gehäuseunterteil 16 fluiddicht aufgeschweißt. Das Gehäuseoberteil 18 bildet vier Deckelelemente 20 für die vier Filtertöpfe 14 aus. Jedes der Deckelelemente 20 überdeckt den jeweils zugeordneten Filtertopf 14 vollständig. Die Filtertöpfe 14 erstrecken sich in axialer Richtung symmetrisch zu einer Mittellinie des Gehäuseoberteils 18.
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Durch den Fluideinlass 22 kann zu filterndes Fluid in die Filtertöpfe 14 strömen. Die Filterbaugruppe 10 weist eine interne Fluidverteilung auf. Das Fluid kann im Inneren der Filtertöpfe 14 zu dem Fluidauslass 26 im Gehäuseoberteil 18 gelangen. Durch den Fluidauslass 26 kann gefiltertes Fluid aus dem Filtergehäuse 12 abfließen.
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In jedem der Filtertöpfe 14 ist je ein Filterelement 30 angeordnet. Die Filterelemente 30 können als Rundelemente mit einem sternförmig gefalteten Filtermedium ausgeführt sein und können dabei optional je ein Mittelrohr umfassen. Unterseitig können die Filterelemente 30 von je einem Bodendeckel, der mit dem jeweiligen Mittelrohr verbunden ist, oder einer Endscheibe 31 fluiddicht verschlossen sein. Oberseitig können die Filterelemente 30 an dem Gehäuseoberteil 18 gehaltert sein. Ein jeder der Filtertöpfe 14 wird somit von dem jeweiligen Filterelement 30 in einen rohseitigen Vorraum für das zu filternde Fluid auf einer Rohseite des Filterelements 30 und einen Reinraum für das gefilterte Fluid auf einer Reinseite des Filterelements 30 unterteilt. Die Filtertöpfe 14 sind rohseitig über Öffnungen 21 in Zwischenwandbereichen 46 zwischen den Filtertöpfen 14 fluidisch miteinander verbunden, so dass die Vorräume in den Filtertöpfen 14 durch die Öffnungen 21 miteinander kommunizieren können.
Die rohseitigen Öffnungen 21 zwischen benachbarten Filtertöpfen 14 sind zwischen Filtertöpfen 14 ohne Heizung als Seitenwanddurchführungen ausgebildet, während die Öffnung 21, die die rohseitige Verbindung zu dem Filtertopf 14 mit Heizung herstellt, aus einem Bodenbereich des vorletzten Filtertopfs 14 ausgeleitet wird und hieran anschließend durch den Kanal 34 (siehe 4) zu dem Heizelement 54 führt.
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Weiterhin besteht eine fluidische Verbindung eines jeden Reinraums zu einer Fluidsammelleitung 24 auf dem Gehäuseoberteil 18. Mithin sind die Filterelemente 30 bzw. Filtertöpfe 14 von dem zu filternden Fluid parallel durchströmbar. Hierzu sind an der Innenseite des Gehäuseoberteils 18 Öffnungen 35 zur Fluidsammelleitung 24 vorgesehen. Die Fluidsammelleitung 24 ist längsgeteilt ausgebildet und umfasst einen Bodenabschnitt 24a am Gehäuseoberteil 18, in den die Öffnungen 35 münden, und der mit einem Deckabschnitt 24b abgedeckt ist.
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Das Heizelement 54 ist als Plattenheizelement ausgebildet und in demjenigen der Filtertöpfe 14 eingesetzt, welcher strömungsmäßig bezogen auf das Rohfluid am nächsten zum Fluidauslass 26 angeordnet ist. Das Heizelement 54 ist in das Gehäuseunterteil 16 integriert und taucht vollständig in dieses ein. Über einen Kanal 34 einer rohseitigen Verbindung 33 gelangt Rohfluid zum Heizelement 54. Durch den Durchmesser des Kanals 34 kann der Volumenstrom durch das Heizelement 54 vorbestimmt werden.
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Rohfluid tritt zentral in das Heizelement 54 ein und strömt durch einen Ringkanal 56 am Umfang des Plattenheizelements wieder aus. Elektrische Anschlüsse des Heizelements 54 ragen durch eine Durchführung 53 aus dem Topfabschluss 19 des betreffenden Filtertopfs 14 heraus.
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Zu dem in dem betreffenden Filtertopf 14 angeordneten Filterelement 30 hin ist zwischen Heizelement 54 und Filterelement 30 eine Strömungsführungsplatte 55 angeordnet. Diese weist am Rand eine Einkerbung 57 auf, so dass Fluid zum Filterelement 30 gelangen kann.
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Dadurch, dass das Heizelement 54 im letzten Filtertopf 14 angeordnet ist, kann ein geringer Differenzdruck in der Filterbaugruppe 10 erreicht werden. Die Strömungsführung zum letzten Filtertopf 14 kann entsprechend angepasst und optimiert werden. Gleichzeitig ist eine ausreichende Heizleistung erreichbar, da nur Fluid im letzten Filtertopf 14 erwärmt werden muss. Der größte Teil des Volumenstroms wird nicht durch das Heizelement 54 geführt, was sich günstig auf den Druckverlust in der Filterbaugruppe 10 auswirkt.
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Die 9 bis 16 zeigen eine weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe 10 mit einem als Stabheizelement ausgebildeten Heizelement 58, das zwischen dem vorletzten und letzten der Filtertöpfe 14 angeordnet ist. Die Filterbaugruppe 10 entspricht bis auf die Anordnung des Heizelements 58 weitgehend der Ausgestaltung in den 1 bis 8, so dass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die Figurenbeschreibung der 1 bis 8 verwiesen wird.
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Dabei zeigt 9 eine Aufsicht auf die Unterseite der Filterbaugruppe 10 , 10 eine Seitenansicht, 11 eine Aufsicht auf das Gehäuseoberteil 18 und 12 einen Längsschnitt durch die Filterbaugruppe 10. 13 zeigt eine Aufsicht auf das Heizelement 58 entsprechend eines Schnitts XIII-XIII in 12, 14 eine Aufsicht auf das Heizelement 58 entsprechend eines Schnitts XIV-XIV in 12. 15 zeigt in Explosionsdarstellung das Gehäuseunterteil 16 mit Heizelement 58, und 16 zeigt in Explosionsdarstellung die Filterbaugruppe 10 insgesamt.
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Das Heizelement 58 ist als Stabheizelement ausgebildet und zwischen denjenigen beiden der Filtertöpfe 14 eingesetzt, welche strömungsmäßig am nächsten zum Fluidauslass 26 angeordnet sind. Das Heizelement 58 ist in das Gehäuseunterteil 16 integriert und taucht vollständig in dieses ein. Hierzu ist am Filtergehäuse 12 ein Gehäuse 60 ausgebildet, welches das Heizelement 58 aufnimmt. Über das Gehäuse 60 ist eine rohseitige Verbindung 33 zwischen den beiden Filtertöpfen 14 vorhanden. Über die rohseitige Verbindung 33 gelangt Rohfluid zum Heizelement 58. Durch den Durchmesser der Verbindung 33 kann der Volumenstrom durch das Heizelement 58 vorbestimmt werden.
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Rohfluid tritt am flanschnahen Ende des Heizelements 58 tangential in das Heizelement 58 ein und strömt am gegenüberliegenden Ende tangential wieder ab.
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Dadurch, dass das Heizelement 58 zwischen dem vorletzten und dem letzten Filtertopf 14 angeordnet ist, kann ein geringer Differenzdruck in der Filterbaugruppe 10 erreicht werden. Die Strömungsführung zum letzten Filtertopf 14 kann entsprechend angepasst und optimiert werden. Gleichzeitig ist eine ausreichende Heizleistung erreichbar, da nur Fluid im letzten Filtertopf 14 erwärmt werden muss. Der größte Teil des Volumenstroms wird nicht durch das Heizelement 58 geführt, was sich günstig auf den Druckverlust in der Filterbaugruppe 10 auswirkt.
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Die weiteren 17 bis 31 zeigen weitere Ausgestaltungen von Filterbaugruppen 10, wobei die Heizelemente 54, 58 in den Figuren nicht im Detail dargestellt sind.
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17 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 mit drei Gehäuseteilen 16, 17, 18.
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Ein Filtergehäuse 12 der Filterbaugruppe 10 umfasst beispielhaft vier im Wesentlichen zylindrische Filtertöpfe 14. Die Filtertöpfe 14 sind hier entlang einer geraden Linie nebeneinander angeordnet. Die Filtertöpfe 14 sind hier derart Seite an Seite liegend angeordnet, dass Seitenwände benachbarter Filtertöpfe 14 ineinander übergehen. Das Filtergehäuse 12 umfasst wenigstens drei Gehäuseteile 16, 17, 18, insbesondere ein Gehäuseunterteil 16, ein Gehäusemittelteil 17 und ein Gehäuseoberteil 18. Die Gehäusemittelteile 17 der Filtertöpfe 14 der Filterbaugruppe 10 liegen in einer gemeinsamen Ebene.
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Das Gehäuseunterteil 16, das Gehäusemittelteil 17 und das Gehäuseoberteil 18 sind jeweils einstückig als je ein Spritzgussteil ausgebildet. Die Gehäuseteile 16, 17, 18 können beispielsweise aus Polyamid bestehen. Das Gehäuseoberteil 18 ist auf das Gehäusemittelteil 17 und das Gehäusemittelteil 17 auf das Gehäuseunterteil 16 fluiddicht aufgeschweißt. Das Gehäuseoberteil 18 bildet vier Deckelelemente 20 für die vier Filtertöpfe 14 aus. Jedes der Deckelelemente 20 überdeckt den jeweils zugeordneten Filtertopf 14 vollständig. Die in 17 links dargestellten Filtertöpfe 14 weisen eine größere Bauhöhe auf als die beiden rechten Filtertöpfe 14, wobei der äußerste linke Filtertopf 14 kleiner ist als der andere und die beiden rechten Filtertöpfe 14 eine gleiche Bauhöhe aufweisen. Die Filtertöpfe 14 erstrecken sich in axialer Richtung symmetrisch zu einer Mittellinie des Gehäusemittelteils 17.
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Die Filterbaugruppe 10 weist zwei Fluideinlässe 22 auf. Einer der Fluideinlässe 22 ist an dem Gehäuseoberteil 18, der andere am Gehäuseunterteil 16 angeordnet. Die Fluideinlässe 22 sind in etwa tangential am entsprechenden Gehäuseteil 16, 18 vorgesehen. Durch den Fluideinlass 22 kann zu filterndes Fluid in die Filtertöpfe 14 strömen. Die Filterbaugruppe 10 weist ferner zwei Fluidverteilerleitungen 23 auf. Die eine der Fluidverteilerleitungen 23 ist seitlich an dem Gehäuseoberteil 18, die andere seitlich an dem Gehäuseunterteil 16 ausgebildet. Das Fluid kann im Inneren der Filtertöpfe 14 zu einem Fluidauslass 26 im Gehäusemittelteil 17 gelangen. Durch den Fluidauslass 26 kann gefiltertes Fluid aus dem Filtergehäuse 12 abfließen.
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In jedem der Filtertöpfe 14 ist je ein Filterelement (30, 25) angeordnet. Die Filterelemente können als Rundelemente mit einem sternförmig gefalteten Filtermedium ausgeführt sein und können dabei optional je ein Mittelrohr umfassen. Unterseitig können die Filterelemente von je einem Bodendeckel, der mit dem jeweiligen Mittelrohr verbunden ist, oder einer Endscheibe 31 fluiddicht verschlossen sein. Oberseitig können die Filterelemente an dem Gehäuseoberteil 18 gehaltert sein. Ein jeder der Filtertöpfe 14 wird somit von dem jeweiligen Filterelement in einen rohseitigen Vorraum für das zu filternde Fluid auf einer Rohseite des Filterelements und einen Reinraum für das gefilterte Fluid auf einer Reinseite des Filterelements unterteilt. Die Filtertöpfe 14 sind über die Fluidverteilerleitung 23 rohseitig fluidisch miteinander verbunden, so dass die Vorräume in den Filtertöpfen 14 durch die Fluidverteilerleitung 23 miteinander kommunizieren können. Die Filtertöpfe 14 sind also rohseitig parallel geschaltet. Die Fluidverteilerleitung 23 ist zu jedem der Filtertöpfe 14 hin geöffnet. Weiterhin besteht eine fluidische Verbindung eines jeden Reinraums zu einem Inneren der Filtertöpfe 14, beispielsweise über eine innenliegende Fluidsammelleitung. Weiterhin besteht eine fluidische Verbindung jedes Vorraums zur Fluidverteilerleitung 23. Mithin sind die Filterelemente 30 von dem zu filternden Fluid parallel durchströmbar.
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Die Filtertöpfe 14 können optional zusätzlich über Seitenwanddurchführungen in Zwischenwandbereichen 46 der Filtertöpfe 14 miteinander fluidisch verbunden sein, so dass die Vorräume in den Filtertöpfen 14 durch die Seitenwanddurchführungen miteinander kommunizieren können.
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Die 18 und 19 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 mit vier in einer Reihe angeordneten, im Wesentlichen zylindrischen Filtertöpfen 14, bei der an einem Gehäuseoberteil 18 und an einem Gehäuseunterteil 16 eines Filtergehäuses 12 Fluideinlässe 22 für Rohfluid und an einem Gehäusemittelteil 17 mittig ein Fluidauslass 26 für Reinfluid vorgesehen ist. 18 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform der Filterbaugruppe 10, 19 zeigt eine schematische Seitenansicht der Filterbaugruppe 10 von 18. Anders als in der Ausführungsform der 17 ist an der Außenseite 68 der Filterbaugruppe 10 keine Fluidverteilerleitung vorgesehen. Rohfluid tritt von den Fluideinlassen 22 im Innern der Filterbaugruppe 10 jeweils beispielsweise über Seitenwanddurchbrüche in Zwischenwandbereichen 46 zwischen den Filtertöpfen 14 in den jeweiligen Vorraum eines Filtertopfs 14.
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Optional kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform zwischen zwei benachbarten Filtertöpfen 14 eine Verstrebung vorgesehen sein, die eine Befestigungsöse bzw. Befestigungsbohrung ausbildet, über die die Filterbaugruppe 10 beispielsweise an ein Kraftfahrzeug, insbesondere im Unterbodenbereich, montiert werden kann.
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20 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe 10 mit drei Gehäuseteilen 16, 17, 18, bei der Fluideinlässe 22 und Fluidverteilerleitungen 23 jeweils an Gehäuseoberteil 16 und Gehäuseunterteil 18 und ein Fluidauslass 26 mittig am Gehäusemittelteil 17 vorgesehen sind. Das Fluid gelangt über eine innere Fluidsammelleitung zu dem Fluidauslass 26 im Gehäusemittelteil 17. Durch den Fluidauslass 26 kann gefiltertes Fluid aus dem Filtergehäuse 12 abfließen. Die Fluidverteilerleitung 23 ist von Längssegmenten 29 gebildet, die jeweils an einem der Deckelelemente 20 des Gehäuseoberteils 18 und entsprechenden Abschlüssen des Gehäuseunterteils 16 ausgebildet sind. In der gezeigten Ausführungsform gehen die Längssegmente 29 nahtlos ineinander über.
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Die Fluidverteilerleitungen 23 sind insgesamt einstückig mit dem Gehäuseoberteil 18 und dem Gehäuseunterteil 16 ausgebildet. Insbesondere sind also auch die Längssegmente 29 und die jeweiligen Deckelelemente 20 einstückig miteinander ausgebildet. Alternativ ist eine umgekehrte Strömungsführung möglich, wobei Fluideinlass 22 und Fluidauslass 26 vertauscht sind und anstelle der Fluidverteilerleitung 23 eine Fluidsammelleitung 24 vorliegt.
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21 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe 10 mit drei Gehäuseteilen 16, 17, 18, bei der jeweils ein Fluideinlass 22 an Gehäuseoberteil 18 und Gehäuseunterteil 16 vorgesehen ist, wobei im Gegensatz zur Ausführungsform der 20 keine äußere Fluidverteilerleitung vorliegt. Eine Fluidverteilung ist im Inneren der Filterbaugruppe 10 vorgesehen, beispielsweise über Seitenwanddurchbrüche in Zwischenwandbereichen 46 zwischen benachbarten Filtertöpfen 14 und/oder über eine innere Fluidverteilerleitung. Der Fluidauslass 26 ist in dem Gehäusemittelteil 17 vorgesehen. Alternativ ist eine umgekehrte Strömungsführung möglich, wobei Fluideinlass 22 und Fluidauslass 26 vertauscht sind.
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22 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Filterbaugruppe 10 mit einem Fluideinlass 22 an einem äußeren der Gehäuseteile 16, 17, 18, beispielsweise dem Gehäuseoberteil 18, und einem Fluidauslass 26 in einem anderen äußeren der Gehäuseteile 16, 17, 18, beispielsweise dem Gehäuseunterteil 16. Die Verteilung des Fluids erfolgt im Innern der Filterbaugruppe 10 über Seitenwanddurchbrüche in Zwischenwandbereich 46 benachbarter Filtertöpfe 14 und/oder über eine Fluidverteilerleitung.
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23 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 entsprechend beispielsweise der Ausführungsform der 22. An Fluideinlass 26 und Fluidauslass 22 ist jeweils ein Anschluss 262 zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen. Dies ist vorteilhaft, um statische Elektrizität beispielsweise an eine Kraftfahrzeugkarosserie ableiten zu können; hierzu werden die als Kontaktzungen ausgebildeten Anschlüsse 262 elektrisch leitend verbunden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit elektrischen Kontakten, wenn das Gehäuse zumindest in den Bereichen, in denen die Anschlüsse vorliegen, aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff besteht, etwa aus einem Polyamid wie PA66 mit GF22 und/oder CFS oder dergleichen.
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24 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 mit einem Filtergehäuse 12, und 25 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang Ebene III-III in 24 mit den unterschiedlich tiefen Filtertöpfen 14. Fluideinlass 22 ist am Gehäuseunterteil 16 und Fluidauslass 26 ist am Gehäuseoberteil 18 angeordnet. Die Filterbaugruppe 10 umfasst hier sechs im Wesentlichen zylindrische Filtertöpfe 14a-14f. Die Filtertöpfe 14a-14f sind in einer gemeinsamen Ebene Seite an Seite nebeneinander angeordnet. Die fünf Filtertöpfe 14b-14f sind hier entlang einer abgeknickten bzw. abgewinkelten Linie angeordnet. Der Filtertopf 14a ist neben dieser Linie, angrenzend an zwei der linienflüchtig angeordneten Filtertöpfe 14b, 14c, positioniert.
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In jedem der Filtertöpfe 14 ist je ein Filterelement 30 angeordnet. Die Filterelemente 30 können als Rundelemente mit einem sternförmig gefalteten Filtermedium ausgeführt sein und können dabei weiterhin je ein Mittelrohr (nicht dargestellt) umfassen. Unterseitig können die Filterelemente 30 von einer nicht näher bezeichneten Endscheibe fluiddicht verschlossen sein. Oberseitig können die Filterelemente 30 an dem Gehäuseoberteil 18 gehaltert sein. Ein jeder der Filtertöpfe 14 wird von dem jeweiligen Filterelement 30 in einen rohseitigen Vorraum für das zu filternde Fluid auf einer Rohseite 36 des Filterelements 30 und einen Reinraum für das gefilterte Fluid auf einer Reinseite 38 des Filterelements 30 unterteilt. Die Filtertöpfe 14 sind über Seitenwanddurchführungen 40 im jeweiligen Zwischenwandbereich 46 miteinander fluidisch verbunden. D. h., die Vorräume in den Filtertöpfen 14 können durch die Seitenwanddurchführungen 40 miteinander kommunizieren. Die Filtertöpfe 14 sind also rohseitig parallel geschaltet. Die Fluidsammelleitung 24 ist zu jedem der Filtertöpfe 14 hin geöffnet. Somit besteht eine fluidische Verbindung eines jeden Reinraums 38 zu der Fluidsammelleitung 24. Mithin sind die Filterelemente 30 von dem zu filternden Fluid parallel durchströmbar.
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Wie in der schematischen Schnittdarstellung der 25 zu erkennen ist, umfasst das Filtergehäuse 12 der Filterbaugruppe 10 wenigstens zwei Gehäuseteile 16, 18, insbesondere ein Gehäuseunterteil 16 und ein Gehäuseoberteil 18. In dem Gehäuseunterteil 16 sind die hier unterschiedlich tiefen Filtertöpfe 14a-14f ausgebildet. D. h., es sind Filtertöpfe 14a-f mit unterschiedlich großen Bauhöhen H1, H2, H3 vorgesehen. In jedem der Filtertöpfe 14a-14f ist jeweils ein Filterelement 30 angeordnet. Die Filterelemente 30 sind hier als Rundelemente ausgebildet, die sich nahezu über die gesamte Bauhöhe H1, H2, H3 der jeweiligen Filtertöpfe 14a-14f erstrecken. Die Filterelemente 30 können insbesondere jeweils mehr als 80 % der jeweiligen Bauhöhe H1, H2, H3 ausfüllen. Jeder der Filtertöpfe 14a-14f ist über zumindest die Seitenwanddurchführung 40 mit zumindest einem der benachbarten Filtertöpfe 14a-14f fluidisch verbunden. Dadurch kann aus dem Einlass 22 in das Filtergehäuse 12 einströmendes, zu filterndes Fluid sich in allen Filtertöpfen 14a-14f verteilen.
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Die Fluidsammelleitung 24 ist an dem Gehäuseoberteil 18 ausgebildet. Die Fluidsammelleitung 24 ist hier längsgeteilt ausgeführt. Die Fluidsammelleitung 24 umfasst hier mithin einen Bodenabschnitt 24a und einen Deckabschnitt 24b. Der Bodenabschnitt 24a und der Deckabschnitt 24b grenzen in einer Längsnaht 42 aneinander. Die Längsnaht 42 ist hier als eine Schweißnaht ausgeführt. Somit kann eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Bodenabschnitt 24a und dem Deckabschnitt 24b erreicht werden. Der Bodenabschnitt 24a ist einstückig mit dem Gehäuseoberteil 18 ausgebildet. Ausgehend von dem Bodenabschnitt 24a kann sich je ein Stutzenabschnitt 44 in jeden der Filtertöpfe 14 hinein erstrecken. Durch die Stutzenabschnitte 44 kann gefiltertes Fluid in die Fluidsammelleitung 24 fließen. Der Fluidauslass 26 der Fluidsammelleitung 24 ist hier einstückig mit dem Bodenabschnitt 24a bzw. dem Gehäuseoberteil 18 ausgeführt.
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In 26 und 27 ist eine Detailansicht jeweils eines Filtertopfs 14 im Längsschnitt gezeigt, in dem jeweils ein Filterelement 30 aufgenommen ist. Das Gehäuseoberteil 18 hat jeweils einen Stutzenabschnitt 44, auf den das Filterelement 30 dichtend aufgesteckt ist. In der in 26 gezeigten Variante erfolgt die Abdichtung über einen O-Ring 400, der in einem eingezogenen Bund der Endscheibe 301 des Filterelements 30 aufgenommen ist. Alternativ kann die Abdichtung auch ohne O-Ring erfolgen, nämlich durch einen Dichtsitz 302 (27), der radial innen an der Endscheibe 301 vorliegt, d. h. die Endscheibe 301 hat an ihrem Innenumfang eine Dichteigenschaft, beispielsweise inhärent durch das Endscheibenmaterial und/oder durch einen angespritzten Dichtring, beispielsweise aus Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR).
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28 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 mit drei Gehäuseteilen 16, 17, 18 mit einer verkippten Trennungsebene 70, an der Gehäusemittelteil 17 und Gehäuseunterteil 16 verbunden sind, und die unter einem Winkel gegenüber einer Normalenrichtung der Filtertöpfe 14 verläuft. Hierdurch kann eine noch bessere Anpassung an einen zur Verfügung stehenden Bauraum, etwa im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs, erfolgen. Der Fluideinlass 22 ist am Gehäusemittelteil 17 und der Fluidauslass 26 am Gehäuseunterteil 16 vorgesehen. Um das in den Filtertöpfen 14 zur Verfügung stehende Volumen möglichst gut zur Filtration auszunutzen zu können, kann das eingesetzte Filterelement schräg zur Längsachse beschnitten sein, sodass es die Form eines Zylinderabschnitts haben kann.
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Die 29 zeigt eine stark abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10. Die Filterbaugruppe 10 umfasst hier fünf quaderförmige Filtertöpfe 14, die in zwei versetzten, parallelen Reihen angeordnet sind.
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In der 30 ist eine abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10 dargestellt. Die Filterbaugruppe 10 weist hier vier im Querschnitt sechseckige (honigwabenförmige) Filtertöpfe 14 auf. Die Filtertöpfe 14 sind in einer zickzackförmigen Linie angeordnet. Benachbarte Filtertöpfe 14 grenzen dabei jeweils flächig aneinander. In jedem der im Querschnitt sechseckigen Filtertöpfe 14 ist hier jeweils ein Filterelement 30 angeordnet, das als ein Rundelement ausgebildet ist.
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Die 31 zeigt eine abstrahierte Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterbaugruppe 10. Die Filterbaugruppe 10 umfasst hier fünf zylindrische Filtertöpfe 14g-14k. In jedem der Filtertöpfe 14g-14k ist jeweils ein Filterelement 30 angeordnet, das hier als ein Rundelement ausgebildet ist. Der Filtertopf 14g ist hier als ein Mitteltopf 50 ausgebildet. Der Mitteltopf 50 ist seriell zu den Filtertöpfen 14h-14k durchströmbar. Zu filterndes Fluid strömt hier zunächst durch den Mitteltopf 50 und sodann durch einen der Filtertöpfe 14h-14k. Die Filtertöpfe 14h, 14j werden dabei direkt aus dem als der Mitteltopf 50 ausgebildeten Filtertopf 14g gespeist. Die Filtertöpfe 14i bzw. 14k stehen über Seitenwanddurchführungen (nicht dargestellt) in fluidischer Verbindung mit den Filtertöpfen 14h bzw. 14j. In dem Mitteltopf 50 kann beispielsweise ein Wasserabscheider 52 angeordnet sein. Der Wasserabscheider 52 dient dazu, in dem Fluid mitgeführtes Wasser von dem Fluid zu separieren und in dem Mitteltopf 50 zurückzuhalten. Weiterhin ist in dem Mitteltopf 50 ein Heizelement 54 angeordnet. Mit dem Heizelement 54 kann das Fluid vor der Filtration vorgewärmt werden, beispielsweise um Fließeigenschaften des Fluids zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 099145781 [0003]
- US 2011/0089101 A [0004]