DE102017119926A1

DE102017119926A1 - Koaleszerstufe eines Filtereinsatzes eines Kraftstofffilters, Filtereinsatz und Kraftstofffilter

Info

Publication number: DE102017119926A1
Application number: DE102017119926.8A
Authority: DE
Inventors: Sieghard Pietschner; Moritz Dorschel; Marcus Wegmann; Andreas Schüttpelz
Original assignee: Hengst SE and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-02-28
Also published as: WO2019042823A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Koaleszerstufe (4) eines Filtereinsatzes (2) eines Kraftstofffilters (1), insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, wobei die Koaleszerstufe (4) aus einem Hohlkörper (40) aus einem kraftstoffdurchlässigen Koaleszermedium besteht, in welchem bei einer Durchströmung mit wassertröpfchenhaltigem Kraftstoff kleine Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen koaleszierbar und dann an den aus dem Hohlkörper (40) abströmenden Kraftstoff abgebbar sind.
Die Koaleszerstufe (4) gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium als ein selbsttragender Hohlkörper (40) gestaltet ist und dass das Koaleszermedium einen für einen selbsttragenden Hohlkörper (40) ausreichenden Biegewiderstand aufweist.
Weiter betrifft die Erfindung einen Filtereinsatz (2) mit einer solchen Koaleszerstufe (4) sowie einen Kraftstofffilter (1) mit einem derartigen Filtereinsatz (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Koaleszerstufe eines Filtereinsatzes eines Kraftstofffilters, insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, wobei die Koaleszerstufe aus einem Hohlkörper aus einem kraftstoffdurchlässigen Koaleszermedium besteht, in welchem bei einer Durchströmung mit wassertröpfchenhaltigem Kraftstoff kleine Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen koaleszierbar und dann an den aus dem Hohlkörper abströmenden Kraftstoff abgebbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung einen Filtereinsatz eines Kraftstofffilters, insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, mit einer Partikelfilterstufe, einer Koaleszerstufe und einer Siebstufe. Schließlich betrifft die Erfindung einen Kraftstofffilter, insbesondere Dieselkraftstofffilter, mit einem Filtereinsatz, der in Durchströmungsrichtung gesehen aufeinanderfolgend eine Partikelfilterstufe, eine Koaleszerstufe und eine Siebstufe aufweist.
In dem Dokument DE 10 2011 120 647 A1 werden ein Kraftstofffilter für Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und ein Filterelement eines solchen beschrieben. Ein Gehäuse weist wenigstens einen Kraftstoffeinlass für zu reinigenden Kraftstoff, wenigstens einen Kraftstoffauslass für gereinigten Kraftstoff und wenigstens einen Wasserauslass für vom Kraftstoff abgeschiedenes Wasser auf. In dem Gehäuse ist das Filterelement angeordnet, das den Kraftstoffeinlass dicht von dem Kraftstoffauslass trennt. Das Filterelement weist ein als Hohlkörper ausgestaltetes Filtermedium auf, das zur Filtrierung des Kraftstoffs von innen nach außen oder von außen nach innen durchströmbar ist. Das Filterelement weist ein als Hohlkörper gestaltetes Koaleszenzmedium zur Abscheidung von im Kraftstoff enthaltenem Wasser auf. Das Koaleszenzmedium ist im Strömungsweg des Kraftstoffs hinter dem Filtermedium, dieses umgebend oder in dem von ihm begrenzten Innenraum, angeordnet. Das Koaleszenzmedium umfasst wenigstens eine Regeneratfaser-Koaleszenzlage aus einem zur Koaleszenz von Wasser geeigneten Koaleszenzmaterial, das einen Gewichtsanteil von wenigstens 20% Regeneratfasern, vorzugsweise wenigstens 50%, aufweist. Bevorzugt sind die Regeneratfasern des Koaleszenzmaterials der wenigstens einen Regeneratfaser-Koaleszenzlage aus Cellulose bestehende Lyocellfasern oder Viskosefasern.
Als nachteilig wird bei diesem bekannten Kraftstofffilter und Filterelement angesehen, dass das als Hohlkörper gestaltete Koaleszenzmedium ein relativ großes Eibauvolumen in Anspruch nimmt und dass das Material, aus dem das Koaleszenzmedium besteht, einen relativ hohen Kostenfaktor bei der Herstellung des Filterelements und des Kraftstofffilters darstellt. Diesem Nachteil liegt die Tatsache zugrunde, dass die bisher als Koaleszermedium eingesetzten Materialien weich und flexibel sind und dass sie deshalb auf einen Tragkörper aufgebracht, üblicherweise aufgewickelt, werden müssen. Dies ist produktionstechnisch recht aufwändig und entsprechend teuer, was sich merklich auf die Kosten der Koaleszerstufe und des Filtereinsatzes insgesamt auswirkt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Koaleszerstufe der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und die dabei dennoch für einen hohen Wirkungsgrad bei der Wasserabscheidung sorgt. Außerdem sollen ein entsprechender Filtereinsatzes eines Kraftstofffilters sowie ein Kraftstofffilter angegeben werden.
Die Lösung des ersten, die Koaleszerstufe betreffenden Teils der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Koaleszerstufe der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Koaleszermedium als ein selbsttragender Hohlkörper gestaltet ist und dass das Koaleszermedium einen für einen selbsttragenden Hohlkörper ausreichenden Biegewiderstand aufweist.
Vorteilhaft muss die erfindungsgemäße Koaleszerstufe nicht von einem gesondert herzustellenden und mit dem Hohlkörper aus dem Koaleszermedium zu verbindenden Trag- oder Stützkörper getragen und unterstützt werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein bei konventionellen Koaleszerstufen erforderliches Bauteil in Form des Trag- oder Stützkörpers eingespart werden, was zu einer merklichen Kosteneinsparung führt.
Bevorzugt ist weiterhin das Koaleszermedium ein Filterpapier. Dadurch, dass erfindungsgemäß das Koaleszermedium ein Filterpapier ist, wird eine sehr kompakte Bauweise der Koaleszerstufe ermöglicht, denn ein Filterpapier ist im Vergleich zu konventionellen Koaleszermedien dünn. Zudem ist als Grundmaterial für die Koaleszerstufe geeignetes Filterpapier als Partikelfiltermaterial am Markt kostengünstig verfügbar, was merklich zu günstigen Herstellungskosten der Koaleszerstufe beiträgt. Zugleich werden, wie Versuche gezeigt haben, mit dem erfindungsgemäß aus Filterpapier bestehenden Koaleszermedium gute Wirkungsgrade bei der Wasserabscheidung aus dem Kraftstoff erzielt, was auch bei relativ hohen Anströmgeschwindigkeiten des Kraftstoffs erreicht wird.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Hauptbestandteil des Koaleszermediums mit mehr als 50 Gew.-% des Koaleszermediums Cellulosefasern sind. Diese Fasern bieten eine gute Koaleszenzwirkung und sind gut für die selbsttragende Ausgestaltung des Hohlkörpers geeignet.
Bevorzugt enthält das Koaleszermedium zu weniger als 50 Gew.-% Polymerfasern, welche die Koaleszenzwirkung unterstützen und zur selbsttragenden Ausgestaltung des Hohlkörpers beitragen.
Zwecks Erzielung einer ausreichend hohen Biegesteifigkeit des Koaleszermediums ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fasern des Koaleszermediums nassgelegt und harzgebunden sind.
Zur Steigerung der Koaleszenzwirkung des Koaleszermediums wird weiter vorgeschlagen, dass das Koaleszermedium hydrophil ausgerüstet ist. Bearbeitungsschritte für die hydrophile Ausrüstung des Koaleszermediums sind mit relativ geringem Aufwand durchführbar, beispielsweise in Form eines Besprühens oder Tauchens zur Bildung einer geeigneten Beschichtung.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Koaleszerstufe ist bevorzugt vorgesehen, dass das Filterpapier als Polymerfasern Fasern aus einem oder mehreren der Kunststoffe Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK) enthält. Derartige Polymerfasern unterstützen die koaleszierende Wirkung der Koaleszerstufe.
Bevorzugt ist weiterhin für die Koaleszerstufe vorgesehen, dass das Koaleszermedium viskosefrei ist.
Nachfolgend werden weitere, konkretere Eigenschaften des Koaleszermediums angegeben, die zu einer guten Wasserabscheidefunktion beitragen.
So ist vorgesehen, dass die Fasern des Koaleszermediums einen Faserdurchmesserbereich von 0,1 - 50 µm, vorzugsweise von 0,5 - 30 µm, besonders bevorzugt von 1 - 30 µm, aufweisen.
Weiter weisen die Fasern des Koaleszermediums einen mittleren Faserdurchmesser von 1 - 50 µm, bevorzugt von 5 - 40 µm, besonders bevorzugt von 10 - 30 µm, auf.
Weiterhin weist das Koaleszermedium einen Porengrößenbereich von 0,2 - 120 µm, bevorzugt von 1 - 100 µm, besonders bevorzugt von 2 - 90 µm, auf.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Koaleszermedium eine mittlere Porengröße von 5 - 90 µm, bevorzugt von 10 - 70 µm, besonders bevorzugt von 20 - 60 µm, aufweist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Koaleszermedium einen MFP-Wert (Mean flow pore size) im Mittel von 1 - 1000 µm, bevorzugt von 3 - 80 µm, besonders bevorzugt von 40 - 70 µm, aufweist.
Wie oben erwähnt, ist das Koaleszermedium der Koaleszerstufe hydrophil ausgerüstet. Diesbezüglich ist weiter vorgesehen, dass das Koaleszermedium eine Hydrophilie nach Wassernotentest (3M-Test, nicht genormt in Anlehnung an Ölnotentest DIN ISO 14419) mit einem Isopropanol-Anteil von 15 Gew.-%, bevorzugt von 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von 25 Gew.-%, aufweist.
Zur Erzielung der gewünschten koaleszierenden Wirkung der Koaleszerstufe ist eine ausreichende Verweilzeit des mit Wassertröpfchen befrachteten Kraftstoffs im Koaleszermedium nötig, die unter anderem durch einen geeigneten Strömungswiderstand des Koaleszermediums beeinflussbar ist. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass das Koaleszermedium bei einer Druckdifferenz von 200 Pa eine Luftdurchlässigkeit von 1 - 3.000 l/m²s, bevorzugt von 5 - 2.500 l/m²s, besonders bevorzugt von 500 - 2.000 l/m²s, aufweist.
Je nach den Erfordernissen des Einsatzfalls und der Größe der aus dem Kraftstoff abzuscheidenden Wassermenge kann das Koaleszermedium mehrlagig mit bis zu fünf Mediumlagen, bevorzugt mehrlagig mit bis zu drei Mediumlagen, besonders bevorzugt einlagig mit einer einzigen Mediumlage, ausgeführt sein.
Insbesondere zwecks einer kompakten Bauform der Koaleszerstufe ist vorgesehen, dass die/jede Lage des Koaleszermediums, gemessen bei einem Anpressdruck von 100 kPa, eine Dicke von 0,1 - 10 mm, bevorzugt von 0,2 - 5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 - 1,5 mm, aufweist.
Eine gute Eignung für die Koaleszerstufe ergibt sich, wenn das Koaleszermedium ein Flächengewicht von 10 - 400 g/m², bevorzugt von 50 - 300 g/m², besonders bevorzugt von 90 - 200 g/m², aufweist.
Damit die Koaleszerstufe eine für die vorgesehene Ausführung als selbsttragender Hohlkörper ausreichende Festigkeit sicher aufweist, ist vorgesehen, dass das Koaleszermedium einen Biegewiderstand nach Gurley (Tappi T-543) von 8.000 - 150 mg, bevorzugt von 5.000 - 150 mg, besonders bevorzugt von 3.000 - 150 mg, aufweist. Bei den genannten Werten für den Biegewiederstand ergeben sich auch in dem im Betrieb auftretenden nassen Zustand des Koaleszermediums noch für einen selbsttragenden Hohlkörper hinreichend große Biegewiderstände.
Zwecks weiterer mechanischer Stabilisierung und weiterer Verbesserung der Koaleszenzwirkung der Koaleszerstufe wird vorgeschlagen, dass das Koaleszermedium bis zu 49,9 Gew.-%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu zwischen 5 und 10 Gew.-%, Glasfasern und/oder Metallfasern enthält.
Eine weitere Verbesserung der Koaleszenzwirkung der Koaleszerstufe, insbesondere im Hinblick auf eine Abscheidung besonders feiner Wassertröpfchen aus dem Kraftstoff, kann dadurch erreicht werden, dass das Koaleszermedium einseitig hydrophob ausgerüstet ist, wobei die hydrophob ausgerüstete Seite des Koaleszermediums im Einsatz dessen Anströmseite bildet.
Weiter ist für die Koaleszerstufe vorgesehen, dass das Koaleszermedium eine Porosität mit einem Gradienten in Durchströmungsrichtung aufweist, wobei die Porosität in Durchströmungsrichtung zunimmt. Hiermit ist die Porosität vorteilhaft an die in Durchströmungsrichtung des Koaleszermediums zunehmende Größe der Wassertröpfchen angepasst.
Insbesondere für Anwendungsfälle, in denen besonders große Wassermengen aus dem Kraftstoff abzuscheiden sind, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Hohlkörper der Koaleszerstufe von einem konventionellen Koaleszervlies umwickelt ist.
Erfindungsgemäß ist die aus dem Hohlkörper aus Koaleszermedium gebildete Koaleszerstufe ein selbsttragender Hohlkörper, der in den meisten Anwendungsfällen ohne einen zusätzlichen Stützkörper auskommt. Für Verwendungen mit besonders hohen mechanischen Belastungen kann die aus dem Hohlkörper aus Koaleszermedium gebildete Koaleszerstufe einen gitterförmigen oder durchbrochenen hohlzylindrischen Stützkörper aufweisen, an dessen Außen- oder Innenumfang, entsprechend der jeweiligen Durchströmungsrichtung im Betrieb, der Hohlkörper anliegt und abgestützt ist. Da der Hohlkörper aus dem Koaleszermedium schon selbst eine gewisse Stabilität aufweist, kann der gegebenenfalls vorgesehene Stützkörper vergleichsweise leicht und platzsparend ausgeführt werden, um große Belastungen aufnehmen zu können.
Die Lösung des zweiten, den Filtereinsatz betreffenden Teils der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Filtereinsatz eines Kraftstofffilters, insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, mit einer Partikelfilterstufe, mit einer Koaleszerstufe und mit einer Siebstufe, der gekennzeichnet ist durch eine Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 23. Mit dem erfindungsgemäßen Filtereinsatz werden die vorstehend schon dargelegten vorteilhaften Eigenschaften der Koaleszerstufe für den Filtereinsatz insgesamt erreicht.
Innerhalb des Filtereinsatzes können die Koaleszerstufe und die Partikelfilterstufe auf unterschiedliche Art und Weise nutzbringend zusammenwirken.
So ist beispielsweise in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Partikelfilterstufe durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus dem Koaleszermedium als im Querschnitt runde, im Filterstoffkörper angeordnete Röhre ausgebildet ist und mit seinem Außenumfang an den radial innen liegenden Faltenspitzen des Filterstoffkörpers diesen abstützend lose anliegt oder fixiert, insbesondere verklebt oder thermisch gefügt, ist und dass der Filtereinsatz im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist. Hier übt die Koaleszerstufe also vorteilhaft zugleich eine Funktion als innerer Stützkörper für den Filterstoffkörper der Partikelfilterstufe aus und schützt diesen bei seiner Durchströmung radial von außen nach innen gegen ein Kollabieren, ohne dass dazu ein separater Stützkörper nötig ist.
In einer alternativen Ausgestaltung des Filtereinsatzes ist vorgesehen, dass die Partikelfilterstufe durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus dem Koaleszermedium mit einem zu dem Filterstoffkörper gleichen Faltenabstand und kleinerer Faltentiefe sternförmig gefaltet ist, dass die radial innen liegenden Faltenspitzen des Filterstoffkörpers sich in nach radial außen weisende Faltentäler des die Koaleszerstufe bildende Hohlkörpers erstrecken und sich am Hohlkörper abstützend an diesem lose anliegen oder fixiert, insbesondere verklebt oder thermisch gefügt, sind und dass der Filtereinsatz im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist. Auch hier hat die Koaleszerstufe vorteilhaft zugleich eine Funktion als innerer Stützkörper für die Partikelfilterstufe. Zudem werden die Falten des Filterstoffkörpers in ihrem Abstand zueinander in Umfangsrichtung fixiert, was ein unerwünschtes, die Filterfläche verkleinerndes Aneinanderlegen von Falten des Filterstoffkörpers verhindert.
Eine weitere diesbezüglich alternative Ausgestaltung des Filtereinsatzes sieht vor, dass die Partikelfilterstufe durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus dem Koaleszermedium deckungsgleich mit dem Filterstoffkörper sternförmig gefaltet ist, dass der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus dem Koaleszermedium flächig an dem Filterstoffkörper diesen stützend anliegt und dass der Filtereinsatz im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist. Auch hier stützt die Koaleszerstufe vorteilhaft die Partikelfilterstufe ab. Bei der Herstellung dieses Filtereinsatzes können die Materialien für die Partikelfilterstufe und die Koaleszerstufe schon vor dem Falten aufeinandergelegt werden, um sie dann in einem einzigen Faltvorgang gemeinsam zu dem sternförmigen Hohlkörper oder Ring umzuformen.
Der erfindungsgemäße Filtereinsatz kann alternativ auch so ausgeführt sein, dass die Partikelfilterstufe durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus dem Koaleszermedium sternförmig mit einem gegenüber dem Filterstoffkörper verkleinerten Durchmesser gefaltet ist und dass der Filterstoffkörper und der die Koaleszerstufe bildende Hohlkörper aus Koaleszermedium mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Ausführung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Partikelfilterstufe keiner Abstützung bedarf oder einen eigenen Stützkörper aufweist.
Zwecks Gewährleistung einer kompakten Bauform des Filtereinsatzes ist weiter vorgesehen, dass die Dicke des Koaleszermediums der Koaleszerstufe nicht größer als die Dicke des Filterstoffs des Filterstoffkörpers der Partikelfilterstufe ist.
Da erfindungsgemäß die Koaleszerstufe aus einem Filterpapier gebildet sein kann, besteht sogar die Möglichkeit, dass die Koaleszerstufe zugleich die Partikelfilterstufe des Filtereinsatzes bildet. Hier übernimmt die Koaleszerstufe also zwei wesentliche Funktionen des Filtereinsatzes, was Einzelteile, Bauraum und Fertigungskosten einspart.
Für Einsatzfälle des Filtereinsatzes, bei denen dieser besonders hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, ist vorgesehen, dass er einen gitterförmigen oder durchbrochenen hohlzylindrischen Stützkörper aufweist, der in Radialrichtung gesehen entweder am Innenumfang des Filterstoffkörpers der Partikelfilterstufe oder am Innenumfang des Hohlkörpers der Koaleszerstufe stützend anliegt. Eine Anordnung des Stützkörpers am Innenumfang des Filterstoffkörpers der Partikelfilterstufe ist dann zweckmäßig, wenn die Koaleszerstufe mit einem radialen Abstand zur Partikelfilterstufe angeordnet ist. Eine Anordnung des Stützkörpers am Innenumfang des Hohlkörpers der Koaleszerstufe ist dann zweckmäßig, wenn die Koaleszerstufe ohne radialen Abstand zur Partikelfilterstufe angeordnet oder an dieser entlang von Faltenspitzen radial abgestützt ist. Dabei ist hier vorausgesetzt, dass die Durchströmungsrichtung des Filtereinsatzes, wie gebräuchlich, radial von außen nach innen verläuft. Bei entgegengesetzter Durchströmungsrichtung ist der Stützkörper dann selbstverständlich radial außen vom Filterstoffkörper der Partikelfilterstufe oder vom Hohlkörper der Koaleszerstufe angeordnet.
Für den erfindungsgemäßen Filtereinsatz ist weiterhin vorgesehen, dass die Siebstufe einen in Radialrichtung gesehen innersten Teil des Filtereinsatzes bildet und dass zwischen dem Innenumfang des Hohlkörpers der Koaleszerstufe und dem Außenumfang eines hohlzylindrischen Siebes der Siebstufe ein Ringraum für eine Schwerkraftseparation von Wassertröpfchen freigehalten ist. Der Ringraum hat dabei zweckmäßig einen so großen freien Strömungsquerschnitt, dass es zu einer relevanten Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs kommt, um die für eine wirksame Schwerkraftseparation der nun vergrößert vorliegenden Wassertröpfchen ausreichende Verweilzeit zu gewährleisten. Dabei ist auch hier vorausgesetzt, dass die Durchströmungsrichtung des Filtereinsatzes, wie gebräuchlich, radial von außen nach innen verläuft. Bei entgegengesetzter Durchströmungsrichtung ist die Siebstufe dann selbstverständlich radial außen vom Hohlkörper der Koaleszerstufe angeordnet.
Zur Lösung des dritten Teils der oben gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung einen Kraftstofffilter, insbesondere Dieselkraftstofffilter, vor mit einem Filtereinsatz, der in Durchströmungsrichtung gesehen aufeinanderfolgend eine Partikelfilterstufe, eine Koaleszerstufe und eine Siebstufe aufweist und welcher gekennzeichnet ist durch einen Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 25 bis 33.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

1 einen Kraftstofffilter mit einem Filtereinsatz in einem schematischen Längsschnitt,
2 und 3 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer ersten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
4 und 5 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer zweiten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
6 und 7 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer dritten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
8 und 9 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer vierten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
10 und 11 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer fünften Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
12 und 13 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer sechsten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
14 und 15 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer siebten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
16 und 17 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer achten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
18 und 19 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer neunten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt,
20 und 21 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer zehnten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt, und
22 und 23 den Filtereinsatz ohne Endscheiben in einer elften Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.
1 der Zeichnung zeigt einen Kraftstofffilter 1, insbesondere Dieselkraftstofffilter, mit einem darin auswechselbar aufgenommenen Filtereinsatz 2, in einem schematischen Längsschnitt. Der Kraftstofffilter 1 besitzt hier ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Gehäuse 10 mit einem damit flüssigkeitsdicht verbundenen, aber lösbaren Gehäuseunterteil 10'.
An einer Oberseite des Filtergehäuses 10 ist außermittig ein als Anschlussstutzen ausgebildeter Rohflüssigkeitseinlass 11 angeordnet, durch den, wie durch den gestrichelten Pfeil angedeutet, zu filternder Kraftstoff in das Innere des Filtergehäuses 10 einleitbar ist.
Zentral mit der Oberseite des Filtergehäuses 10 ist ein rohrförmiger Reinflüssigkeitsauslass 12 verbunden, der als Rohrstutzen 14 in das Innere des Filtergehäuses 10 hineinragt und durch den, wie durch einen weiteren gestrichelten Pfeil angedeutet, gefilterter Kraftstoff abführbar und beispielsweise einer Brennkraftmaschine zuführbar ist.
Der Kraftstofffilter 1 dient dazu, aus dem ihn durchströmenden Kraftstoff zum einen Schmutzpartikel auszufiltern und zum anderen im Kraftstoff mitgeführte Wassertröpfchen abzuscheiden. Dazu besitzt der Filtereinsatz 2 mehrere, hier drei Stufen, nämlich in Strömungsrichtung des Kraftstoffs gesehen aufeinanderfolgend eine Partikelfilterstufe 3, eine Koaleszerstufe 4 und eine Siebstufe 5. Zwischen der Koaleszerstufe 4 und der Siebstufe 5 liegt ein nach unten hin offener Ringraum 6.
Ein unterer, nicht von dem Filtereinsatz 2 eingenommenen Bereich des Filtergehäuses 10 in Höhe des Gehäuseunterteils 10' dient als Wassersammelraum 15 für die Sammlung von aus dem Kraftstoff abgeschiedenem Wasser. Durch einen am tiefsten Punkt des Gehäuseunterteils 10' angeordneten Wasserauslass 13 mit einem zugeordneten Ventil 13' kann bei Bedarf das im Wassersammelraum 15 gesammelte Wasser abgelassen werden.
Die Partikelfilterstufe 3 besteht aus einem konventionellen, zickzackförmig zu einem Stern gefalteten, hohlen Filterstoffkörper 30 aus einem geeigneten Filtermaterial, wie Filterpapier.
Die radial innen von der Partikelfilterstufe 3 angeordnete Koaleszerstufe 4 besteht aus einem Hohlkörper 40 aus einem wenigstens einlagigen Koaleszermedium, der hier die Form einer im Querschnitt runden Röhre hat. Andere Formen sind, wie später noch erläutert wird, möglich.
Zur Erfüllung seiner ihm zugedachten Funktion, nämlich das Koaleszieren von im Kraftstoff mitgeführten kleinen Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen, hat das Koaleszermedium mehrere bestimmte und besondere Eigenschaften. Zur Erzielung geringer Materialkosten ist das Koaleszermedium hier ein Filterpapier, dessen Hauptbestandteil mit mehr als 50 Gew.-% Cellulosefasern sind. Das Koaleszermedium enthält dabei zu weniger als 50 Gew.-% Polymerfasern. Die Fasern des Koaleszermediums sind nassgelegt und harzgebunden und das Koaleszermedium ist hydrophil ausgerüstet. Als wesentliche Eigenschaft weist das Koaleszermedium einen für einen selbsttragenden Hohlkörper ausreichenden Biegewiderstand auf, um den Hohlkörper 40 für sich und den Filtereinsatz 2 insgesamt auch ohne einen gesonderten Stützkörper ausführen zu können.
Die Siebstufe 5 schließlich besteht aus einem rohrförmigen Sieb 50, welches konzentrisch im Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium mit einem radialen Abstand zu diesem angeordnet ist. Das Sieb 50 hat die an sich bekannte Eigenschaft, Kraftstoff durchzulassen, aber für die im Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium gebildeten größeren Wassertröpfchen undurchlässig zu sein. Unterseitig ist das rohrförmige Sieb 50 geschlossen.
Der Filterstoffkörper 30 und der Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium sind gemeinsam stirnseitig von je einer ersten, oberen Endscheibe 21 und einer zweiten, unteren Endscheibe 21 eingefasst. Mit der ersten, oberen Endscheibe 21 ist außerdem das Sieb 50 an seiner oberen Stirnseite verbunden.
Die erste, obere Endscheibe 21 besitzt einen Außendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Filterstoffkörpers 30, und ist flüssigkeitsdicht mit dem Filterstoffkörper 30, dem Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium und dem Sieb 50 verbunden, beispielsweise thermisch verschweißt. Weiterhin ist die erste Endscheibe 21 ringförmig ausgeführt und besitzt in ihrem Zentrum eine von einer umlaufenden Dichtung 21' umgebene Öffnung, mittels welcher der Filtereinsatz 2 auf den in das Innere des Filtergehäuses 10 hineinragenden, den Reinflüssigkeitsauslass 12 bildenden Rohrstutzen 14 dichtend aufgesteckt ist.
Die in 1 untere, zweite Endscheibe 22 ist hier ebenfalls ringförmig ausgeführt und besitzt einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Filtergehäuses 10. Zwischen dem Außenumfang der zweiten Endscheibe 22 und dem Innenumfang des Filtergehäuses 10 ist eine weitere umlaufende Dichtung 22' angeordnet.
Auf diese Weise werden eine mit dem Rohflüssigkeitseinlass 11 verbundene Rohseite und eine mit dem Reinflüssigkeitsauslass 12 verbundene Reinseite des Kraftstofffilters 1 voneinander getrennt. Eine Strömung von Kraftstoff von der Rohseite zur Reinseite ist nur durch die aufeinander folgende Anordnung von Filterstoffkörper 30, Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium und Sieb 50 möglich.
Zum Ein- und Ausbauen des Filtereinsatzes 2 wird hier das Gehäuseunterteil 10' vom übrigen Gehäuse 10 gelöst, wonach dann das Filtergehäuse 10 unterseitig offen ist. Zum Abdichten der Verbindungsstelle zwischen Gehäuse 10 und Gehäuseunterteil 10' dient eine zwischen diesen umlaufende Dichtung 16.
Im Betrieb des Kraftstofffilters 1 gemäß 1 strömt zu filternder, Schmutzpartikel und feine Wassertröpfchen mitführender Kraftstoff durch den Rohflüssigkeitseinlass 11 in das Innere des Filtergehäuses 10 und gelangt dort zunächst zum Außenumfang des Filterstoffkörpers 30 der Partikelfilterstufe 3. Von dort aus strömt der Kraftstoff unter Zurücklassung von Schmutzpartikeln oberhalb einer vorgebbaren Partikelgröße in Radialrichtung von außen nach innen durch den Filterstoffkörper 30.
Im unmittelbaren Anschluss daran durchströmt der Kraftstoff zusammen mit den weiterhin darin mitgeführten Wassertröpfchen den Hohlkörper 40 der Koaleszerstufe 4, wobei während des Durchströmens der Koaleszerstufe 4 aufgrund von deren koaleszierender Wirkung kleine Wassertröpfchen zu deutlich größeren Wassertröpfchen koalesziert, also zusammengeführt, werden. Diese größeren Wassertröpfchen werden mit dem Kraftstoff in Radialrichtung nach innen aus dem Hohlkörper 40 der Koaleszerstufe 4 in den Ringraum 6 geführt.
Der zwischen dem Innenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium und dem Außenumfang des Siebes 50 liegende Ringraum 6 ist nach unten hin offen und steht in freier Strömungsverbindung mit dem Wassersammelraum 15. Der Ringraum 6 hat einen freien Strömungsquerschnitt, der für eine deutliche Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs und damit für eine größere Verweilzeit des Kraftstoffs und der mitgeführten größeren Wassertröpfchen im Ringraum 6 sorgt. Auf diese Weise kann im Ringraum 6 eine wirksame Abscheidung der zuvor vergrößerten Wassertröpfchen zum einen durch Schwerkraftseparation und zum anderen durch Abscheidung am Außenumfang des Siebes 50 erfolgen. Die abgeschiedenen Wassertröpfchen sinken unter Schwerkrafteinfluss aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichts im Kraftstoff nach unten und sammeln sich im Wassersammelraum 15 im Gehäuseunterteil 10' im unteren Bereich des Filtergehäuses 10.
Wenn der Wassersammelraum 15 mit Wasser gefüllt ist, kann dieses durch Öffnen des Ventils 13' durch den Wasserauslass 13 abgelassen werden.
Der Filtereinsatz 2 kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgeführt sein, was nachfolgend an mehreren Beispielen näher erläutert wird. Die 2 bis 23 der Zeichnung zeigen dazu jeweils paarweise elf verschiedene Ausführungen des Filtereinsatzes 2, jeweils ohne Endscheiben und jeweils einmal im Längsschnitt unten auf der Zeichnungsseite und einmal im Querschnitt oben auf der Zeichnungsseite.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 2 und 3 ist der Filterstoffkörper 30 der Partikelfilterstufe 3 sternförmig zu einem Hohlkörper gefaltet, wie dies an sich bekannt ist. Zentral durch den Filtereinsatz 2 verläuft dessen Längsmittelachse 20, zu der der Filtereinsatz 2 rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Radial innen vom Filterstoffkörper 30 liegt der Hohlkörper 40 aus dem Koaleszermedium, welcher die Koaleszerstufe 4 bildet. Der Hohlkörper 40 ist hier einlagig und hat die Form einer im Querschnitt runden Röhre. Radial nach innen weisende Faltenspitzen 31 des sternförmig gefalteten Filterstoffkörpers 30 liegen hier am Außenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium lose an. Der Hohlkörper 40 ist in einem solchen Maß stabil und selbsttragend ausgeführt, dass er zusätzlich eine Stützfunktion für den Filterstoffkörper 30 übernehmen kann.
Radial innen vom Hohlkörper 40 liegt mit radialem Abstand zu diesem das Sieb 50 der Siebstufe 5. Zwischen dem Hohlkörper 40 und dem Sieb 50 liegt der Ringraum 6. Der im Inneren des Siebes 50 liegende Bereich steht mit dem in 1 erläuterten Reinflüssigkeitsauslass 12 in Strömungsverbindung.
Das zweite Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 4 und 5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 dadurch, dass nun zwischen den nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des Filterstoffkörpers 30 und dem Außenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium ein gewisser, relativ kleiner radialer Abstand besteht. In einem unbelasteten Zustand des Filterstoffkörpers 30, wie ihn die 4 und 5 darstellen, ist der Filterstoffkörper 30 also vom Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium radial beabstandet. In einem im Betrieb unter Umständen auftretenden Zustand mit in Radialrichtung von außen nach innen wirkender höherer Belastung kann sich der Filterstoffkörper 30 in Richtung radial nach innen um ein begrenztes Maß verformen, konkret in seinem Innendurchmesser verkleinern, wodurch seine Faltenspitzen 31 dann in Anlage an den Außenumfang des Hohlkörpers 40 gelangen. Ein weiteres Verformen oder sogar Kollabieren des Filterstoffkörpers 30 wird dann durch die stützende Funktion des selbsttragenden Hohlkörpers 40 der Koaleszerstufe 4 verhindert.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 4 und 5 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 6 und 7 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach den 2 und 3 dadurch, dass nun die Koaleszerstufe 40 einen aus zwei konzentrischen Mediumlagen 41, 42 bestehenden Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium besitzt. Durch die Zweilagigkeit des Hohlkörpers 40 der Koaleszerstufe 4 kann die koaleszierende Wirkung der Koaleszerstufe 4 gesteigert werden. Dabei kann beispielsweise die radial innere Mediumlage 42 des Hohlkörpers 40 eine Filterpapierlage als Koaleszermedium sein und die radial äußere Mediumlage 41 ein um die innere Mediumlage 42 herumgewickeltes konventionelles Koaleszervlies sein.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 6 und 7 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das vierte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 8 und 9 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach den 2 und 3 und von dem dritten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach den 6 und 7 dadurch, dass nun die Koaleszerstufe 4 einen aus vier konzentrischen Mediumlagen 41, 42, 43 und 44 bestehenden Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium besitzt. Durch diese Mehrlagigkeit des Hohlkörpers 40 der Koaleszerstufe 4 kann die koaleszierende Wirkung der Koaleszerstufe 4 noch weiter gesteigert werden. Die Medien der einzelnen Mediumlagen 41 bis 44 können dabei untereinander identisch sein; alternativ können auch zwei oder mehr unterschiedliche Medien für die Mediumlagen 41 bis 44 verwendet werden.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 8 und 9 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das fünfte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 10 und 11 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach den 2 und 3 dadurch, dass die radial nach innen weisende Faltenspitzen 31 des sternförmig gefalteten Filterstoffkörpers 30 hier am Außenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium nicht lose anliegen, sondern mit diesem mittels Verklebungen 32 verbunden und so in ihrer Lage fixiert sind. Der Hohlkörper 40 ist auch hier in einem solchen Maß stabil und selbsttragend ausgeführt, dass er zusätzlich eine Stützfunktion für den Filterstoffkörper 30 übernehmen kann. Zusätzlich wird hier der sternförmig gefaltete Filterstoffkörper 30 in seiner Form fixiert und es wird so ein die zur Verfügung stehende Filterfläche verkleinerndes Anlegen von benachbarten Falten des Filterstoffkörpers 30 aneinander verhindert.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 10 und 11 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das sechste Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 12 und 13 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 dadurch, dass nun auch der Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium sternförmig gefaltet ist und dass zwischen den radial nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des sternförmig gefalteten Filterstoffkörpers 30 und dem Außenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium ein relativ großer radialer Abstand besteht. In dieser Ausführung hat der selbsttragende Hohlkörper 40 eine im Vergleich zu einer runden Röhre wesentlich vergrößerte Fläche, aber keine Stützfunktion für den Filterstoffkörper 30.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 12 und 13 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das siebte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 14 und 15 unterscheidet sich von dem sechsten Ausführungsbeispiel nach den 12 und 13 dadurch, dass nun der sternförmig gefaltet Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium die radial nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des sternförmig gefalteten Filterstoffkörpers 30 abstützt. Dazu ist der Hohlkörper 40 mit einem mit dem Filterstoffkörper identischen Faltenabstand in Umfangsrichtung gefaltet und besitzt einen solchen Durchmesser, dass die radial nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des Filterstoffkörpers 30 in nach radial außen offene Faltentäler des Hohlkörpers 40 ragen und sich dort am selbsttragenden Hohlkörper 40 abstützen. In dieser Ausführung hat der Hohlkörper 40 eine im Vergleich zu einer runden Röhre wesentlich vergrößerte Fläche und zugleich eine Stützfunktion und Faltenfixierfunktion für den Filterstoffkörper 30.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 14 und 15 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das achte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 16 und 17 unterscheidet sich von dem siebten Ausführungsbeispiel nach den 14 und 15 dadurch, dass nun der Filterstoffkörper 30 und der Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium vollflächig aneinander anliegen und gemeinsam zu einem im Querschnitt sternförmigen Körper gefaltet sind. Auch in dieser Ausführung hat der Hohlkörper 40 eine im Vergleich zu einer runden Röhre wesentlich vergrößerte Fläche und zugleich eine Stützfunktion für den Filterstoffkörper 30.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 16 und 17 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das neunte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 18 und 19 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 dadurch, dass nun unmittelbar radial innen vom Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium ein gitterförmiger hohlzylindrischer Stützkörper 7, vorzugsweise ein Spritzgussteil aus Kunststoff oder ein Metallgitter, angeordnet ist. Der Hohlkörper 40 liegt mit seinem Innenumfang am Außenumfang des Stützkörpers 7 an. Die radial nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des Filterstoffkörpers 30 liegen hier lose am Außenumfang des Hohlkörpers 40 an. In einem im Betrieb auftretenden Zustand mit hoher Belastung bei der Durchströmung von radial außen nach radial innen gibt der Filterstoffkörper 30 über seine Faltenspitzen 31 die radial nach innen wirkenden Lasten über den hier als Röhre ausgeführten Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium an den formstabilen Stützkörper 7 weiter. Dadurch wird ein Kollabieren von Filterstoffkörper 30 und/oder Hohlkörper 40 selbst bei extremen Belastungen sicher ausgeschlossen.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 18 und 19 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das zehnte Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 gemäß den 20 und 21 unterscheidet sich von dem neunten Ausführungsbeispiel nach den 18 und 19 dadurch, dass nun zwischen den nach innen weisenden Faltenspitzen 31 des Filterstoffkörpers 30 und dem Außenumfang des Hohlkörpers 40 aus Koaleszermedium ein gewisser, relativ kleiner radialer Abstand besteht. Unmittelbar radial innen vom Hohlkörper 40 ist auch hier ein gleicher Stützkörper 7 wie beim zuvor beschriebenen Beispiel nach 18 und 19 angeordnet. In einem unbelasteten Zustand des Filterstoffkörpers 30, wie ihn die 20 und 21 darstellen, ist der Filterstoffkörper 30 vom Hohlkörper 40 aus Koaleszermedium radial beabstandet. In einem im Betrieb unter Umständen auftretenden Zustand mit höherer Belastung in Richtung radial nach innen kann sich der Filterstoffkörper 30 in Richtung radial nach innen um ein gewisses Maß verformen, konkret in seinem Innendurchmesser verkleinern, wodurch seine Faltenspitzen 31 dann in Anlage an den Außenumfang des Hohlkörpers 40 gelangen. Ein weiteres Verformen oder sogar Kollabieren des Filterstoffkörpers 30 wird dann durch die stützende Funktion des Hohlkörpers 40 der Koaleszerstufe 4 und des Stützkörpers 7 sicher verhindert.
Im Übrigen entspricht der Filtereinsatz 2 gemäß 20 und 21 dem ersten Ausführungsbeispiel des Filtereinsatzes 2 nach 2 und 3, auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Die 22 und 23 zeigen den Filtereinsatz 2 ohne Endscheiben in einer elften und letzten Ausführung, einmal im Längsschnitt und einmal im Querschnitt. Charakteristisch für diese Ausführung des Filtereinsatzes 2 ist, dass hier der aus Filterpapier als Koaleszermedium bestehende selbsttragende Hohlkörper 40 der Koaleszerstufe 4 zugleich den Filterstoffkörper 30 der Partikelfilterstufe 3 bildet. Dies ist hier möglich, weil der Hohlkörper 40 in der Lage ist, neben der Koaleszenzwirkung auf die im Kraftstoff mitgeführten Wassertröpfchen auch eine Filterfunktion für im Kraftstoff mitgeführte Schmutzpartikel auszuüben. In dieser Ausführung hat der Filtereinsatz 2 besonders wenige Bauteile und eine besonders kompakte Bauform.
Das im Inneren des kombinierten Filterstoff- und Hohlkörpers 30, 40 angeordnete Sieb 50 entspricht den zuvor schon beschriebenen Ausführungen. Zwischen dem kombinierten Filterstoff- und Hohlkörpers 30, 40 einerseits und dem Sieb 50 andererseits liegt auch hier der Ringspalt 6 für die Schwerkraftseparation von Wassertröpfchen.
Bezugszeichenliste

Zeichen	Bezeichnung
1	Kraftstofffilter
10	Filtergehäuse
10'	Gehäuseunterteil
11	Rohflüssigkeitseinlass
12	Reinflüssigkeitsauslass
13	Wasserauslass
13'	Ventil in 13
14	Rohrstutzen
15	Wassersammelraum
16	Dichtung
2	Filtereinsatz
20	Längsmittelachse von 2
21	erste, obere Endscheibe
21'	Dichtung an 21
22	zweite, untere Endscheibe
22'	Dichtung an 22
3	Partikelfilterstufe
30	Filterstoffkörper
31	radial innere Faltenspitzen von 30
32	Verklebungen
4	Koaleszerstufe
40	Hohlkörper aus Koaleszermedium
41 - 44	Mediumlagen
5	Siebstufe
50	Sieb
6	Ringraum zwischen 4 und 5
7	Stützkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011120647 A1 [0002]

Claims

Koaleszerstufe (4) eines Filtereinsatzes (2) eines Kraftstofffilters (1), insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, wobei die Koaleszerstufe (4) aus einem Hohlkörper (40) aus einem kraftstoffdurchlässigen Koaleszermedium besteht, in welchem bei einer Durchströmung mit wassertröpfchenhaltigem Kraftstoff kleine Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen koaleszierbar und dann an den aus dem Hohlkörper (40) abströmenden Kraftstoff abgebbar sind, dadurch gekennzeichnet dass das Koaleszermedium als ein selbsttragender Hohlkörper (40) gestaltet ist und dass das Koaleszermedium einen für einen selbsttragenden Hohlkörper (40) ausreichenden Biegewiderstand aufweist.
Koaleszerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium ein Filterpapier ist.
Koaleszerstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbestandteil mit mehr als 50 Gew.-% des Koaleszermediums Cellulosefasern sind.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium zu weniger als 50 Gew.-% Polymerfasern enthält.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Koaleszermediums nassgelegt und harzgebunden sind.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium hydrophil ausgerüstet ist.
Koaleszerstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium als Polymerfasern Fasern aus einem oder mehreren der Kunststoffe Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK) enthält.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium viskosefrei ist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Koaleszermediums einen Faserdurchmesserbereich von 0,1 - 50 µm, vorzugsweise von 0,5 - 30 µm, besonders bevorzugt von 1 - 30 µm, aufweisen.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Koaleszermediums einen mittleren Faserdurchmesser von 1 - 50 µm, bevorzugt von 5 - 40 µm, besonders bevorzugt von 10 - 30 µm, aufweisen.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium einen Porengrößenbereich von 0,2 - 120 µ m, bevorzugt von 1 - 100 µm, besonders bevorzugt von 2 - 90 µm, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium eine mittlere Porengröße von 5 - 90 µm, bevorzugt von 10 - 70 µm, besonders bevorzugt von 20 - 60 µm, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium einen MFP-Wert (Mean flow pore size) im Mittel von 1 - 1000 µm, bevorzugt von 3 - 80 µm, besonders bevorzugt von 40 - 70 µm, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium eine Hydrophilie nach Wassernotentest mit einem Isopropanol-Anteil von 15 Gew.-%, bevorzugt von 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von 25 Gew.-%, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium bei einer Druckdifferenz von 200 Pa eine Luftdurchlässigkeit von 1 - 3.000 l/m²s, bevorzugt von 5 - 2.500 l/m²s, besonders bevorzugt von 500 - 2.000 l/m²s, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium mehrlagig mit bis zu fünf Mediumlagen (41, 42), bevorzugt mehrlagig mit bis zu drei Mediumlagen (41, 42), besonders bevorzugt einlagig mit einer einzigen Mediumlage (41), ausgeführt ist.
Koaleszerstufe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die/jede Lage (41, 42) des Koaleszermediums, gemessen bei einem Anpressdruck von 100 kPa, eine Dicke von 0,1 - 10 mm, bevorzugt von 0,2 - 5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 - 1,5 mm, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium ein Flächengewicht von 10 - 400 g/m², bevorzugt von 50 - 300 g/m², besonders bevorzugt von 90 - 200 g/m², aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium einen Biegewiderstand von 8.000 - 150 mg, bevorzugt von 5.000 - 150 mg, besonders bevorzugt von 3.000 - 150 mg, aufweist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium bis zu 49,9 Gew.-%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu zwischen 5 und 10 Gew.-%, Glasfasern und/oder Metallfasern enthält.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium einseitig hydrophob ausgerüstet ist, wobei die hydrophob ausgerüstete Seite des Koaleszermediums im Einsatz dessen Anströmseite bildet.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaleszermedium eine Porosität mit einem Gradienten in Durchströmungsrichtung aufweist, wobei die Porosität in Durchströmungsrichtung zunimmt.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (40) der Koaleszerstufe (4) von einem konventionellen Koaleszervlies umwickelt ist.
Koaleszerstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium gebildete Koaleszerstufe (4) ein selbsttragender, stützkörperfreier Hohlkörper (40) ist oder dass die aus dem Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium gebildete Koaleszerstufe (4) einen gitterförmigen oder durchbrochenen hohlzylindrischen Stützkörper (7) aufweist, an dessen Außen- oder Innenumfang der Hohlkörper (40) anliegt und abgestützt ist.
Filtereinsatz (2) eines Kraftstofffilters (1), insbesondere eines Dieselkraftstofffilters, mit einer Partikelfilterstufe (3), mit einer Koaleszerstufe (4) und mit einer Siebstufe (5), gekennzeichnet durch eine Koaleszerstufe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
Filtereinsatz nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterstufe (3) durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper (30) gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium als im Querschnitt runde, im Filterstoffkörper angeordnete Röhre ausgebildet ist und mit seinem Außenumfang an den radial innen liegenden Faltenspitzen (31) des Filterstoffkörpers (30) diesen abstützend lose anliegt oder fixiert, insbesondere verklebt oder thermisch gefügt, ist und dass der Filtereinsatz (2) im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist.
Filtereinsatz nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterstufe (3) durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper (30) gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium mit einem zu dem Filterstoffkörper (30) gleichen Faltenabstand und kleinerer Faltentiefe sternförmig gefaltet ist, dass die radial innen liegenden Faltenspitzen (31) des Filterstoffkörpers (30) sich in nach radial außen weisende Faltentäler des die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörpers (40) erstrecken und sich am Hohlkörper (40) abstützend an diesem lose anliegen oder fixiert, insbesondere verklebt oder thermisch gefügt, sind und dass der Filtereinsatz (2) im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist.
Filtereinsatz nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterstufe (3) durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper (30) gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium deckungsgleich mit dem Filterstoffkörper (30) sternförmig gefaltet ist, dass der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium flächig an dem Filterstoffkörper (30) diesen stützend anliegt und dass der Filtereinsatz (2) im Übrigen stützkörperfrei ausgeführt ist.
Filtereinsatz nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfilterstufe (3) durch einen sternförmig zu einem Ring gefalteten Filterstoffkörper (30) gebildet ist, dass der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium sternförmig mit einem gegenüber dem Filterstoffkörper (30) verkleinerten Durchmesser gefaltet ist und dass der Filterstoffkörper (30) und der die Koaleszerstufe (4) bildende Hohlkörper (40) aus dem Koaleszermedium mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind.
Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Koaleszermediums der Koaleszerstufe (4) nicht größer als die Dicke des Filterstoffs des Filterstoffkörpers (30) der Partikelfilterstufe (3) ist.
Filtereinsatz nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaleszerstufe (4) zugleich die Partikelfilterstufe (3) bildet.
Filtereinsatz nach Anspruch 25 oder nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass er einen gitterförmigen oder durchbrochenen hohlzylindrischen Stützkörper (7) aufweist, der in Radialrichtung gesehen entweder am Innenumfang des Filterstoffkörpers (30) der Partikelfilterstufe (3) oder am Innenumfang des Hohlkörpers (40) der Koaleszerstufe (4) stützend anliegt.
Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebstufe (5) einen in Radialrichtung gesehen innersten Teil des Filtereinsatzes (2) bildet und dass zwischen dem Innenumfang des Hohlkörpers (40) der Koaleszerstufe (4) und dem Außenumfang eines hohlzylindrischen Siebes (50) der Siebstufe (5) ein Ringraum (6) für eine Schwerkraftseparation von Wassertröpfchen freigehalten ist.
Kraftstofffilter (1), insbesondere Dieselkraftstofffilter, mit einem Filtereinsatz (2), der in Durchströmungsrichtung gesehen aufeinanderfolgend eine Partikelfilterstufe (3), eine Koaleszerstufe (4) und eine Siebstufe (5) aufweist, gekennzeichnet durch einen Filtereinsatz (2) nach einem der Ansprüche 25 bis 33.