DE102017217911A1 - fluid filter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fluidfilter (1), insbesondere ein Dieselkraftstofffilter für ein Kraftfahrzeug. Der Fluidfilter (1) weist dabei ein hohlzylindrisches Filtergehäuse (2) mit einem Fluideinlass (3) und mit einem Fluidauslass (4) auf. Ein erster Partikelfilter (5) und ein zweiter Partikelfilter (6) sind nebeneinander und koaxial in dem Filtergehäuse (2) angeordnet, wobei eine Rohseite (3a) der Partikelfilter (5, 6) mit dem Fluideinlass (3) und eine Reinseite (4a) der Partikelfilter (5, 6) mit dem Fluidauslass (4) fluidleitend verbunden sind.
Erfindungsgemäß ist der erste Partikelfilter (5) rohseitig hydrophob und der zweite Partikelfilter (6) rohseitig hydrophil.
According to the invention, the first particle filter (5) is hydrophobic on the raw side and the second particle filter (6) is hydrophilic on the raw side.
Description
Die Erfindung betrifft einen Fluidfilter, insbesondere ein Dieselkraftstofffilter für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fluid filter, in particular a diesel fuel filter for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
Fluidfilter -wie beispielsweise Dieselkraftstofffilter - werden in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um den Kraftstoff von Schmutzpartikeln zu befreien und dadurch den Verbrennungsmotor zu schützen. Dafür wird der Kraftstoff von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass durch einen Partikelfilter geführt, der üblicherweise aus einem feinmaschigen Material besteht. Der Treibstoff kann im Gegensatz zu Schmutzpartikeln ungehindert das Material passieren und wird so gereinigt. Durch den Fluideinlass wird dabei eine sogenannte Rohseite und durch den Fluidauslass wird eine sogenannte Reinseite des Partikelfilters definiert.Fluid filters - such as diesel fuel filters - are used in a motor vehicle to rid the fuel of dirt particles and thereby protect the engine. For this, the fuel is conducted from a fluid inlet to a fluid outlet through a particulate filter, which is usually made of a fine mesh material. In contrast to dirt particles, the fuel can pass through the material unhindered and is thus cleaned. In this case, a so-called raw side is defined by the fluid inlet, and a so-called clean side of the particle filter is defined by the fluid outlet.
Um auch bei einem verschmutzen Partikelfilter oder bei einem kleinen Druck den Kraftstoff durch den Fluidfilter zu führen, können mehrere Partikelfilter in dem Fluidfilter vorgesehen sein. Dabei wird für einen der Partikelfilter ein grobmaschiges Material verwendet, so dass auch bei einem verschmutzten feinmaschigen Partikelfilter oder bei einem kleinen Druck der Kraftstoff durch den Fluidfilter strömen kann. Derartige Fluidfilter sind beispielsweise aus
Der zu reinigende Kraftstoff kann jedoch neben Schmutzpartikeln auch Wassertropfen enthalten, die aus dem Kraftstoff ebenfalls ausgefiltert werden müssen. However, the fuel to be cleaned can contain not only dirt particles but also water droplets, which also have to be filtered out of the fuel.
Dazu wird in den herkömmlichen Fluidfiltern ein Dichteunterschied der Wassertropfen und des Kraftstoffs genutzt. Da die Dichte der Wassertropfen höher als die Dichte des Kraftstoffs ist, setzen sich die Wassertropfen unter Wirkung des Eigengewichts in dem Treibstoff ab und werden in einer Wassersammelkammer des Fluidfilters gesammelt. Bei der Wartung des Fluidfilters wird das Wasser aus der Wassersammelkammer automatisch oder manuell entsorgt. Strömt jedoch der Kraftstoff mit einem hohen Druck durch den Partikelfilter, so können die Wassertropfen mitgerissen werden und in den Verbrennungsmotor gelangen. Dies ist grundsätzlich zu vermeiden.For this purpose, a density difference of the water droplets and the fuel is used in the conventional fluid filters. Since the density of the water droplets is higher than the density of the fuel, the water droplets settle under the action of the dead weight in the fuel and are collected in a water collecting chamber of the fluid filter. During maintenance of the fluid filter, the water from the water collection chamber is disposed of automatically or manually. However, if the fuel flows at high pressure through the particulate filter, the water droplets can be entrained and enter the internal combustion engine. This is to be avoided in principle.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Fluidfilter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.The object of the invention is therefore to provide an improved or at least alternative embodiment for a fluid filter of the generic type, in which the described disadvantages are overcome.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subject of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Fluidfilter, insbesondere in einem Dieselkraftstofffilter für ein Kraftfahrzeug, das zu filternde Fluid und das beigemischte Wasser bereits vor dem Filtern zu trennen. Dazu weist der Fluidfilter ein hohlzylindrisches Filtergehäuse mit einem Fluideinlass und mit einem Fluidauslass auf. Ein erster Partikelfilter und ein zweiter Partikelfilter sind dabei nebeneinander und koaxial in dem Filtergehäuse angeordnet, wobei eine Rohseite der Partikelfilter mit dem Fluideinlass und eine Reinseite der Partikelfilter mit dem Fluidauslass fluidleitend verbunden sind. Die beiden Partikelfilter sind dabei durch das zu filternde Fluid parallel durchströmbar. Erfindungsgemäß ist der erste Partikelfilter rohseitig hydrophob und der zweite Partikelfilter rohseitig hydrophil.The present invention is based on the general idea, in a fluid filter, in particular in a diesel fuel filter for a motor vehicle, to separate the fluid to be filtered and the admixed water even before filtering. For this purpose, the fluid filter has a hollow-cylindrical filter housing with a fluid inlet and with a fluid outlet. A first particulate filter and a second particulate filter are arranged side by side and coaxially in the filter housing, wherein a raw side of the particulate filter with the fluid inlet and a clean side of the particulate filter are fluidly connected to the fluid outlet. The two particle filters can be flowed through in parallel by the fluid to be filtered. According to the invention, the first particle filter is hydrophobic on the raw side and the second particle filter is hydrophilic on the raw side.
Eine hydrophobe Oberfläche sowie eine hydrophile Oberfläche sind dabei durch einen Kontaktwinkel eines Wassertropfens auf dieser Oberfläche definiert. Der Kontaktwinkel des Wassertropfens auf der hydrophoben Oberfläche ist höher als 80°. Auf der hydrophilen Oberfläche liegt der Kontaktwinkel des Wassertropfens zwischen 0° und 80°. Das beigemischte Wasser kann den ersten hydrophoben Partikelfilter rohseitig nicht benetzen und den ersten Partikelfilter auch nicht durchdringen. Dagegen benetzt das beigemischte Wasser den zweiten hydrophilen Partikelfilter rohseitig und kann entsprechend den zweiten Partikelfilter durchdringen.A hydrophobic surface and a hydrophilic surface are defined by a contact angle of a water droplet on this surface. The contact angle of the water droplet on the hydrophobic surface is higher than 80 °. On the hydrophilic surface, the contact angle of the water drop is between 0 ° and 80 °. The admixed water can not wet the first hydrophobic particle filter on the raw side and also can not penetrate the first particle filter. By contrast, the admixed water wets the second hydrophilic particle filter on the raw side and can accordingly penetrate the second particle filter.
Das zu reinigende Fluid strömt rohseitig in den Fluidfilter ein und kann ungehindert durch den ersten hydrophoben Partikelfilter strömen. Das dem Fluid beigemischte Wasser wird von dem ersten hydrophoben Partikelfilter rohseitig gehalten und setzt sich ab. Der hydrophobe Partikelfilter kann dabei aus einem feinmaschigen Material bestehen, so dass die dem Fluid beigemischten Schmutzpartikel in dem Partikelfilter haften bleiben. Das zu filternde Fluid gelangt so durch den Partikelfilter hindurch auf die Reinseite und ist von dem beigemischten Wasser und von den beigemischten Schmutzpartikeln befreit. Zweckgemäß ist der erste Partikelfilter an dem Fluidauslass angeordnet, so dass das gefilterte Fluid aus dem Fluidfilter ausströmen kann. Das rohseitig abgesetzte Wasser strömt durch den zweiten hydrophilen Partikelfilter auf die Reinseite hindurch, wobei auch auf der Reinseite das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser aufgrund des Dichteunterschieds getrennt bleiben. Das zu filternde Fluid wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter bereits rohseitig von dem beigemischten Wasser befreit und auch reinseitig bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das zu filternde Fluid sicher von dem beigemischten Wasser befreit und der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs geschützt werden. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Partikelfilter rohseitig eine hydrophobe Beschichtung aufweist oder aus einem hydrophoben Material besteht oder ein solches hydrophobes Material aufweist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass der zweite Partikelfilter rohseitig eine hydrophile Beschichtung aufweist oder aus einem hydrophilen Material besteht oder ein solches aufweist.The fluid to be cleaned flows unfiltered into the fluid filter and can flow unhindered through the first hydrophobic particle filter. The water mixed with the fluid is held unfiltered by the first hydrophobic particle filter and settles. The hydrophobic particle filter may consist of a fine-meshed material, so that the dirt particles mixed with the fluid adhere to the particle filter. The fluid to be filtered thus passes through the particle filter to the clean side and is freed from the admixed water and from the admixed dirt particles. Suitably, the first particulate filter is disposed at the fluid outlet so that the filtered fluid can flow out of the fluid filter. The unfiltered water flows through the second hydrophilic particle filter through to the clean side, wherein also on On the clean side, the filtered fluid and the filtered water remain separated due to the difference in density. The fluid to be filtered is freed in the fluid filter according to the invention already on the raw side of the admixed water and clean side remain the filtered fluid and the filtered water separated. In this way, the fluid to be filtered can be safely freed from the admixed water and the engine of the motor vehicle to be protected. Advantageously, it can be provided that the first particle filter on the raw side has a hydrophobic coating or consists of a hydrophobic material or has such a hydrophobic material. Accordingly, it can be provided that the second particle filter on the raw side has a hydrophilic coating or consists of a hydrophilic material or has such.
Um ein Durchströmen des Wassers und des Fluids zwischen den Partikelfiltern zu verhindern, können der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter durch eine Trennscheibe axial und zumindest bereichsweise voneinander getrennt sein. Reinseitig können der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter über die Trennscheibe sowohl fluiddicht voneinander getrennt als auch fluidleitend miteinander verbunden sein. Sind die Partikelfilter reinseitig fluidleitend miteinander verbunden, so kann ein Trennen des Wassers von dem Fluid auch noch reinseitig stattfinden. Sind die Partikelfilter reinseitig fluiddicht voneinander getrennt, so wird ein Reinwasserbereich ausschließlich mit dem gefilterten Wasser gebildet. Der Reinwasserbereich ist von dem gefilterten Fluid durch die Trennscheibe getrennt und das gefilterte Wasser kann aus dem Reinwasserbereich ohne ein zusätzliches aufwändiges Filtern entsorgt werden.In order to prevent a flow of water and of the fluid between the particle filters, the first particle filter and the second particle filter can be separated axially and at least partially from one another by a separating disk. On the clean side, the first particle filter and the second particle filter can be separated from one another in a fluid-tight manner via the separating disk and can also be connected to one another in a fluid-conducting manner. If the particle filters are connected to one another in a fluid-conducting manner on the clean side, a separation of the water from the fluid can also take place on the clean side. If the particle filters on the clean side fluid-tightly separated, so a pure water area is formed exclusively with the filtered water. The clean water area is separated from the filtered fluid by the separation disk, and the filtered water can be disposed of from the clean water area without additional costly filtering.
Vorteilhafterweise kann der zweite Partikelfilter ein Koaleszenzabscheider sein oder aus einem Koaleszenzmaterial bestehen. Üblicherweise liegt das beigemischte Wasser in dem zu filternden Fluid in Form mehrerer in dem Fluid gelösten Wassertropfen vor. Ein derartig ausgestalteter zweiter Partikelfilter ermöglicht ein Zusammenfließen der in dem Fluid gelösten Wassertropfen, so dass reinseitig größere und entsprechend schwerere Wassertropfen als rohseitig vorliegen. Auf diese Weise wird ein Aufsteigen der Wassertropfen auch bei einem hohen Druck in dem Fluidfilter verhindert und das gefilterte Wasser und das gefilterte Fluid bleiben auf der Reinseite voneinander entmischt.Advantageously, the second particulate filter may be a coalescer or may consist of a coalescing material. Usually, the admixed water is present in the fluid to be filtered in the form of a plurality of water droplets dissolved in the fluid. A second particle filter designed in this way allows the water drops dissolved in the fluid to flow together, so that larger and correspondingly heavier water droplets are present on the clean side than on the raw side. In this way, an increase of the water droplets is prevented even at a high pressure in the fluid filter and the filtered water and the filtered fluid remain segregated from each other on the clean side.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fluidfilters ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter einen einstückigen Filterkörper mit einem ersten hydrophoben Partikelfilterbereich und mit einem zweiten hydrophilen Partikelfilterbereich bilden. Der Filterkörper kann beispielsweise aus einem Material bestehen, das sowohl keine ausgeprägten hydrophilen als auch keine ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften besitzt. Der hydrophobe erste Partikelfilterbereich und der zweite hydrophile Partikelfilterbereich können durch eine rohseitige hydrophobe Oberfläche und eine rohseitige hydrophile Oberfläche definiert werden. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der erste Partikelfilterbereich rohseitig eine hydrophobe Beschichtung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Partikelfilterbereich rohseitig eine hydrophile Beschichtung aufweisen. Das beigemischte Wasser wird auf diese Weise rohseitig durch die jeweilige Beschichtung von dem jeweiligen Partikelfilterbereich abgewiesen oder durchgelassen. Vorteilhafterweise können bei einem derartig ausgestalteten Fluidfilter der Herstellungsaufwand sowie die Herstellungskosten reduziert werden.In an advantageous development of the fluid filter according to the invention, it is advantageously provided that the first particle filter and the second particle filter form a one-piece filter body with a first hydrophobic particle filter region and with a second hydrophilic particle filter region. For example, the filter body may be made of a material that has neither pronounced hydrophilic properties nor pronounced hydrophobic properties. The hydrophobic first particulate filter region and the second hydrophilic particulate filter region may be defined by a raw hydrophobic surface and a raw hydrophilic surface. For this purpose, it may be provided, for example, that the first particle filter region has a hydrophobic coating on the raw side. Alternatively or additionally, the second particle filter region may have a hydrophilic coating on the raw side. The admixed water is rejected in this way unfiltered by the respective coating of the respective particle filter area or transmitted. Advantageously, in such a designed fluid filter, the production cost and the manufacturing cost can be reduced.
Um auch reinseitig das beigemischte Wasser abscheiden zu können, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Fluidauslass reinseitig von den Partikelfiltern über einen Endabscheider getrennt ist. Durch den Endabscheider kann das reinseitig beigemischte Wasser in dem Fluidfilter gehalten werden und auf diese Weise der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs besser geschützt werden. Bevorzugt ist der Endabscheider ein hydrophobes Endabscheidersieb, durch das die beigemischten Wassertropfen von dem Fluidauslass zurückgehalten werden. Der Endabscheider kann sich dabei wenigstens über eine Länge des ersten Partikelfilters koaxial zu diesem erstrecken, um einen ausreichenden Durchlass des Fluids zu dem Fluidauslass zu ermöglichen.In order also to be able to deposit the admixed water on the clean side, it can be advantageously provided that the fluid outlet is separated on the clean side from the particle filters via an end separator. By Endabscheider the pure-side admixed water can be kept in the fluid filter and thus better protected the internal combustion engine of the motor vehicle. Preferably, the end separator is a hydrophobic Endabscheidersieb through which the admixed water droplets are retained by the fluid outlet. The end separator may extend coaxially therewith at least over a length of the first particulate filter in order to allow a sufficient passage of the fluid to the fluid outlet.
Um das gefilterte Wasser in dem Fluidfilter sammeln zu können, kann der Fluidfilter eine Wassersammelkammer aufweisen. Vorteilhafterweise ist die Wassersammelkammer von dem ersten Partikelfilter durch den zweiten Partikelfilter zumindest bereichsweise axial getrennt. In einem Betriebszustand des Fluidfilters liegt die Wassersammelkammer unter dem zweiten hydrophilen Partikelfilter, so dass das gefilterte Wasser unter der Schwerkraft sich in die Wassersammelkammer absetzt. Oberhalb des zweiten hydrophilen Partikelfilters liegt in dem Betriebszustand des Fluidfilters der erste hydrophobe Partikelfilter, so dass das Fluid reinseitig und rohseitig sich oberhalb des Wassers befindet. Der Fluidauslass ist dabei reinseitig derart angeordnet, dass das gefilterte Fluid ohne sich mit dem gefilterten Wasser zu mischen aus dem Fluidfilter rausströmen kann.In order to collect the filtered water in the fluid filter, the fluid filter may include a water collection chamber. Advantageously, the water collection chamber is at least partially axially separated from the first particle filter by the second particle filter. In an operating state of the fluid filter, the water collecting chamber is located under the second hydrophilic particle filter, so that the filtered water settles under gravity into the water collecting chamber. Above the second hydrophilic particle filter is in the operating state of the fluid filter, the first hydrophobic particle filter, so that the fluid is on the clean side and raw side above the water. The fluid outlet is arranged on the clean side in such a way that the filtered fluid can flow out of the fluid filter without mixing with the filtered water.
Insgesamt wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter das zu filternde Fluid bereits rohseitig von dem beigemischten Wasser befreit und auch reinseitig bleiben das gefilterte Fluid und das gefilterte Wasser voneinander getrennt. Auf diese Weise kann das zu filternde Fluid sicher von dem beigemischten Wasser befreit und der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs geschützt werden.Overall, in the fluid filter according to the invention, the fluid to be filtered is already freed on the raw side from the admixed water and also on the clean side, the filtered fluid and the filtered water remain separated. In this way, the fluid to be filtered can be safely freed from the admixed water and the engine of the motor vehicle to be protected.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.
Die einzige
Das zu reinigende Fluid strömt auf der Rohseite
Das gefilterte Fluid strömt anschließend über den Fluidauslass
Die Reinseite
Insgesamt wird in dem erfindungsgemäßen Fluidfilter
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