DE102019103774A1

DE102019103774A1 - Flüssigkeitsfilter mit einem auswechselbaren Filtereinsatz und mit Mitteln zum Anzeigen eines Auswechselbedarfs des Filtereinsatzes

Info

Publication number: DE102019103774A1
Application number: DE102019103774.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Lüersmann; Moritz Dorschel; Sieghard Pietschner; Michael Böhm
Original assignee: Hengst SE and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter (1) mit einem Filtergehäuse (10), mit einem darin angeordneten auswechselbaren Filtereinsatz (2), mit einem Zulauf (13) für zu filternde Flüssigkeit zu einer Rohseite (13') und einem Ablauf (14) für gefilterte Flüssigkeit von einer Reinseite (14') des Flüssigkeitsfilters (1), mit einem oben im Filtergehäuse (10) liegenden Gassammelraum (15), mit einem von diesem abgehenden Entlüftungskanal (16), in welchem ein abhängig von einem Differenzdruck zwischen Rohseite (13') und Reinseite (14') verstellbares Entlüftungsventil (17) angeordnet ist, mit einem im Gassammelraum (15) angeordneten Schwimmer (3) und mit Mitteln zum Anzeigen eines Auswechselbedarfs des Filtereinsatzes (2).Der Flüssigkeitsfilter (1) gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (3) als Anzeigeelement oder mit einem zusammen mit dem Schwimmer (3) bewegbaren Anzeigeelement (30) ausgeführt ist und dass die relativ zum Filtergehäuse (10) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) veränderliche Stellung des Schwimmers (3) oder Anzeigeelements (30) durch einen durchsichtigen Filtergehäuseteil (33) hindurch von außen optisch wahrnehmbar und/oder mittels eines Stellungsdetektors (34) unter Erzeugung eines elektrischen Stellungssignals erfassbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter mit einem Filtergehäuse, mit einem im Filtergehäuse angeordneten auswechselbaren Filtereinsatz, mit einem Zulauf für zu filternde Flüssigkeit zu einer Rohseite des Flüssigkeitsfilters und mit einem Ablauf für gefilterte Flüssigkeit von einer Reinseite des Flüssigkeitsfilters, mit einem in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters im oberen Bereich des Filtergehäuses liegenden Gassammelraum, mit einem vom Gassammelraum abgehenden Entlüftungskanal, in welchem ein abhängig von einem Differenzdruck zwischen Rohseite und Reinseite des Flüssigkeitsfilters zwischen Schließstellung und Öffnungsstellung verstellbares Entlüftungsventil angeordnet ist, mit einem im Gassammelraum angeordneten Schwimmer und mit Mitteln zum Anzeigen eines Auswechselbedarfs des Filtereinsatzes.
Filtergehäuse derartiger Flüssigkeitsfilter sind so aufgebaut, dass sie in ihrem im Einbauzustand oberen Bereich den Gassammelraum aufweisen, der mit der Rohseite des Flüssigkeitsfilters verbunden ist und in welchem sich im normalen Filterbetrieb eine Gasblase befindet. Diese Gasblase bildet sich bei einem Filtereinsatzwechsel und/oder durch strömungsdynamische Ausgasung von Gas aus der Flüssigkeit im Flüssigkeitsfilter. Vom üblicherweise obersten Bereich des Gassammelraums geht der Entlüftungskanal ab, in dem das Entlüftungsventil angeordnet ist. Das Entlüftungsventil ist in Schließrichtung vorbelastet und verschließt im normalen Betrieb des Flüssigkeitsfilters den Entlüftungskanal, sodass kein Gas entweichen kann und die Gasblase bestehen bleibt. Steigt der Differenzdruck zwischen Rohseite und Reinseite des Flüssigkeitsfilters über einen definierten Grenzwert an, weil der Filtereinsatz zunehmend mit abgefilterten Schmutzpartikeln beladen und zugesetzt wird, dann wird durch den auf das Entlüftungsventil wirkenden Differenzdruck das Entlüftungsventil in Öffnungsrichtung verstellt und Gas entweicht aus dem Gassammelraum in den unter einem niedrigeren Druck stehenden Entlüftungskanal. Dieses Entweichen des Gases hat einen Anstieg der Flüssigkeit im Flüssigkeitsfilter in dessen Gassammelraum hinein zur Folge, was für die Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs genutzt wird.
Ein Flüssigkeitsfilter der vorgenannten Art ist aus dem Dokument US 7 442 292 B2 bekannt. Eine Anzeige zeigt die verbleibende Nutzungsdauer eines Filtereinsatzes an, indem in der Anzeige ein durch einen durchsichtigen Filtergehäusebereich sichtbarer Flüssigkeitsstand bereitgestellt wird, der der verbleibenden Nutzungsdauer entspricht. Der Flüssigkeitsstand wird durch ein Ventil eingestellt, das auf einen Differenzdruck über dem Filtereinsatz, d. h. zwischen Roh- und Reinseite des Filters, anspricht. Ein zunehmender Differenzdruck bewirkt einen erhöhten Flüssigkeitsstand in der Anzeige. Die Anzeige kann mit Markierungen versehen sein, die anzeigen, dass ein bestimmter Flüssigkeitsstand in der Anzeige der Notwendigkeit entspricht, den Filtereinsatz auszutauschen.
Als nachteilig wird bei diesem bekannten Stand der Technik angesehen, dass die Anzeige häufig unklar und ungenau ist, weil mit dem Auge ein Flüssigkeitsstand innerhalb des Gehäuses durch den durchsichtigen Filtergehäusebereich hindurch wahrgenommen werden muss, was insbesondere bei einer farblosen oder nur schwach gefärbten Flüssigkeit schwierig ist.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Flüssigkeitsfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine zuverlässige und eindeutige Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs gewährleistet.
Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Flüssigkeitsfilter der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schwimmer als Anzeigeelement oder mit einem zusammen mit dem Schwimmer bewegbaren Anzeigeelement ausgeführt ist und dass die relativ zum Filtergehäuse in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum veränderliche Stellung des Schwimmers oder Anzeigeelements durch einen durchsichtigen Filtergehäuseteil hindurch von außen optisch wahrnehmbar und/oder mittels eines Stellungsdetektors unter Erzeugung eines elektrischen Stellungssignals erfassbar ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft ein besonders sicheres und zuverlässiges Anzeigen eines Filtereinsatzwechselbedarfs erreicht, weil es problemlos möglich ist, den bewegbaren, selbst als Anzeigeelement dienenden Schwimmer oder das zusammen mit dem Schwimmer bewegbare Anzeigeelement optisch, z. B. farblich, so auszugestalten, dass er/es sich gut von der Umgebung abhebt und dass dessen Stellung relativ zum Filtergehäuse mit dem Auge zweifelsfrei erkennbar ist. Dadurch, dass zusätzlich oder alternativ die Stellung des als Anzeigeelement dienenden Schwimmers oder des zusammen mit dem Schwimmer bewegbaren Anzeigeelements mittels eines Stellungsdetektors unter Erzeugung eines elektrischen Stellungssignals erfasst werden kann, kann eine elektrische oder elektronische Verarbeitung des Stellungssignals erfolgen und abhängig von dessen Auswertung ggf. ein optischer oder akustischer Signalgeber aktiviert werden oder eine bildliche und/oder textliche Anzeige, z. B. auf einer vom Flüssigkeitsfilter entfernten, zu einer zugehörigen Einrichtung, wie Kraftfahrzeug, gehörenden Anzeigeeinrichtung, wie Bildschirm, erzeugt werden oder eine entsprechende akustische Sprachmeldung ausgegeben werden. Der Wechsel des Filtereinsatzes kann somit bedarfsgerecht dann erfolgen, wenn er erforderlich ist, und wird somit unabhängig von festen zeitliche Wechselintervallen, die, je nach Belastung des Filtereinsatzes im jeweiligen Einsatzfall, oft entweder zu lang oder zu kurz sind.
In weiterer Ausgestaltung des Flüssigkeitsfilters ist vorgesehen, dass der Schwimmer oberseitig einen im Einbauzustand vertikal aufragenden, den Schwimmer axial verschieblich im Filtergehäuse führenden Schaft aufweist, der zugleich das optisch wahrnehmbare oder das mit dem Stellungsdetektor zusammenwirkende Anzeigeelement bildet. Der Schaft bildet hierbei vorteilhaft sowohl das Anzeigeelement als auch ein Führungsmittel für den Schwimmer.
Weiter schlägt die Erfindung vor, dass der Stellungsdetektor einen mechanischen oder induktiven oder kapazitiven Schalter aufweist, der mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden ist, welcher bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum mittels des Schalters einschaltbar ist, oder der mit einer Diagnoseeinheit einer den Flüssigkeitsfilter aufweisenden technischen Einrichtung verbunden ist, welche bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum eine entsprechende Anzeige oder Meldung ausgibt. Ein Filtereinsatzwechselbedarf wird hier einer Bedienungs- oder Wartungsperson zuverlässig und deutlich zur Kenntnis gebracht, auch ohne dass die Person einen gezielten Blick auf den Flüssigkeitsfilter, der z. B. schwer sichtbar in einem Kraftfahrzeugmotorraum untergebracht ist, werfen muss.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass der Entlüftungskanal mit dem darin angeordneten Entlüftungsventil zwischen der Rohseite und der Reinseite des Flüssigkeitsfilters verläuft, dass der Schwimmer als oder mit einem Ventilkörper eines Schwimmerventils ausgeführt ist, welches in Entlüftungsrichtung gesehen dem Entlüftungsventil vorgeschaltet ist, und dass der Ventilkörper des Schwimmerventils den Entlüftungskanal bei niedrigem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum öffnet und bei hohem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum verschließt. Der Schwimmer ist hier vorteilhaft Teil eines zweiten Ventils, welches unmittelbar abhängig vom Flüssigkeitspegelstand der Flüssigkeit im Gassammelraum betätigt wird und welches bei hohem Flüssigkeitspegelstand den Entlüftungskanal verschließt und so einen Übertritt von ungefilterter Flüssigkeit in den Entlüftungskanal und damit auf die Reinseite des Flüssigkeitsfilters unterbindet.
In einer dazu alternativen Ausgestaltung des Flüssigkeitsfilters ist vorgesehen, dass der Entlüftungskanal, mit dem darin angeordneten Entlüftungsventil oder ohne Entlüftungsventil, zwischen der Rohseite des Flüssigkeitsfilters und einem dem Flüssigkeitsfilter vorgeschalteten Flüssigkeitsvorratsbehälter verläuft, dass der Schwimmer als oder mit einem Ventilkörper eines Schwimmerventils ausgeführt ist, welches in Entlüftungsrichtung gesehen dem gegebenenfalls vorhandenen Entlüftungsventil vorgeschaltet ist, und dass der Ventilkörper des Schwimmerventils den Entlüftungskanal bei niedrigem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum öffnet und bei hohem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum verschließt. Hiermit werden die gleichen funktionalen Vorteile wie bei der zuvor angegebenen Ausgestaltung erreicht, wobei hier das geschlossene Schwimmerventil ein Abströmen von ungefilterter Flüssigkeit zurück zum Flüssigkeitsvorratsbehälter und somit einen nutzlosen Kreislauf der Flüssigkeit unterbindet und Leistungsverluste einer zugehörigen Flüssigkeitspumpe vermeidet.
Zur Sicherstellung der gewünschten Ausbildung der Gasblase im Gassammelraum schlägt die Erfindung vor, dass der Gassammelraum und der Schwimmer von einer sich von einem im Einbauzustand oberen Bereich des Filtergehäuses in diesem nach unten erstreckenden, oberhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes endenden Wand umgrenzt ist. Diese Wand sorgt dafür, dass im Filterbetrieb kein Gas aus dem Gassammelraum durch einen üblicherweise ebenfalls oben im Filtergehäuse angeordneten Auslass für gefilterte Flüssigkeit mit abgeführt wird oder dass im Stillstand des Systems kein Gas durch einen oben im Filtergehäuse angeordneten Einlass für ungefilterte Flüssigkeit entweichen kann.
Zur Sicherstellung einer zuverlässigen Anzeige kann der Flüssigkeitsfilter eine Rücksetzeinrichtung aufweisen, mittels welcher der Schwimmer mit einem Bewegungsimpuls entgegen seiner Auftriebsrichtung beaufschlagbar ist. Hiermit werden Anzeigefehler verhindert, die auftreten können, wenn der Schwimmer oder dessen Ventilkörper am zugehörigen Ventilsitz haftet oder klebt und dann nicht selbsttätig von diesem abfällt, auch wenn der Flüssigkeitspegel schon abgesunken ist. Falls der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum bei einem Betätigen der Rücksetzeinrichtung noch hoch ist und/oder der Differenzdruck zwischen Roh- und Reinseite des Flüssigkeitsfilters so hoch ist, dass das Entlüftungsventil in seiner Öffnungsstellung ist, dann nimmt der Schwimmer unmittelbar anschließend oder nach sehr kurzer Zeit wieder seine hohe Lage ein.
Es kann gewünscht sein, eine Rücksetzfunktion so auszuführen, dass durch die Rücksetzfunktion zunächst eine neue Gasblase im Gassammelraum erzeugt wird. Hierzu kann beispielsweise durch eine geeignete Einrichtung Gas durch den Entlüftungskanal zurück in den Gassammelraum geblasen werden. Hierzu könnte alternativ auch ein gesonderter Einlass in den Gassammelraum mit einem Ventil, welches auch durch eine manuelle Rücksetzung des Schwimmers betätigt sein könnte, vorgesehen sein. Dies ist insbesondere nützlich, um Fehldetektionen bei bestimmten Betriebsbedingungen zu vermeiden. So kann beispielsweise bei kalten Temperaturen die Viskosität der zu filternden Flüssigkeit erhöht sein, sodass das Entlüftungsventil infolge einer auftretenden Druckdifferenz öffnet, obwohl der Filtereinsatz noch nicht erschöpft ist. In diesem Fall wird nach einer gewissen Betriebsdauer oder bei Erreichen einer gewissen Betriebstemperatur die Rücksetzfunktion aktiviert und eine neue Gasblase im Gassammelraum erzeugt, um das System auf eine ordnungsgemäße Funktion zu kalibrieren. Im Falle eines tatsächlich erschöpften Filtereinsatzes wird das Entlüftungsventil wieder öffnen und die Gasblase entlassen; andernfalls wird das Entlüftungsventil bis zur Erschöpfung des Filtereinsatzes geschlossen bleiben.
Eine andere Maßnahme, die verhindert, dass der Schwimmer oder dessen Ventilkörper am zugehörigen Ventilsitz haftet oder klebt und dann bei sinkendem Flüssigkeitspegel nicht selbsttätig vom Ventilsitz abfällt, besteht erfindungsgemäß darin, dass ein im Filtergehäuse angeordneter Ventilsitz des Schwimmerventils so gestaltet ist, dass eine geringe Leckage erlaubt wird, z.B. in Form einer eine raue, geriefte, gekerbte oder anders strukturierte Oberfläche aufweisenden Ringscheibe. Alternativ oder zusätzlich kann der Ventilkörper des Schwimmerventils eine raue, geriefte, gekerbte oder anders strukturierte Oberfläche aufweisen, um eine geringe Leckage zu erlauben.
In Weiterbildung des Flüssigkeitsfilters ist vorgesehen, dass der Schwimmer axial lagefest mit dem das Anzeigeelement bildenden Schaft verbunden oder einstückig ausgeführt ist, was eine besonders einfache Bauweise bietet, oder dass der Schwimmer auf dem das Anzeigeelement bildenden Schaft begrenzt axial verschiebbar angeordnet ist, womit dem Schwimmerventil eine gewisse Hysterese verliehen wird, die zu einer stabileren Anzeige beiträgt.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass sich der in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters im oberen Bereich des Filtergehäuses liegende Gassammelraum bis in eine Höhe oberhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes erstreckt und dass der Schwimmer oberhalb des Filtereinsatzes angeordnet ist. Die in dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter zu verwendenden Filtereinsätze brauchen hierbei keine besondere Anpassung und es können gängige Filtereinsätze weiterhin verwendet werden.
Alternativ dazu besteht aber auch die Möglichkeit, dass sich der in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters im oberen Bereich des Filtergehäuses liegende Gassammelraum bis in eine Höhe unterhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes erstreckt, dass ein oberer Endbereich des Filtereinsatzes mit einem flüssigkeits- und gasdichten Kragen umgeben ist, dass der Schwimmer als Teil des Filtereinsatzes in diesem angeordnet ist und dass das zusammen mit dem Schwimmer bewegbare Anzeigeelement nach oben hin aus dem Filtereinsatz herausgeführt ist. Hier besitzt der Filtereinsatz spezielle Merkmale, die ihn zum Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter geeignet machen. Bei einem Einbauen von gängigen, herkömmlichen Filtereinsätzen werden die besonderen erfindungsgemäßen Funktionen, insbesondere die Filtereinsatzwechselbedarfsanzeige, nicht erreicht.
Für Anwendungsfälle, in denen höhere Betätigungskräfte für das Schwimmerventil benötigt oder gewünscht werden, sieht die Erfindung vor, dass der Schwimmer an einem Schwenkarm angeordnet ist, der mit dem Schwimmer um eine horizontale Schwenkachse in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum auf und ab verschwenkbar ist. Hierbei können Hebelwirkungen vorteilhaft genutzt werden.
Eine diesbezügliche Weiterbildung schlägt vor, dass im Abstand von der Schwenkachse und vom Schwimmer ein vom Schwimmer getrennter Ventilkörper am Schwenkarm angeordnet ist. Diese Anordnung bietet zusätzlich den Vorteil, dass der Schwimmer einerseits und der Ventilkörper andererseits aus unterschiedlichen, jeweils besonders geeigneten Materialien hergestellt werden können. Zudem bewirkt das erhöhte Drehmoment des Schwimmers auf den Ventilkörper bei absinkendem Pegelstand, dass auch ein gegebenenfalls im Inneren des Entlüftungskanals herrschender Unterdruck überwunden werden kann, um das Ventil zu öffnen.
In einer Ausgestaltung des Flüssigkeitsfilters ist vorgesehen, dass der Gassammelraum im Inneren einer mit einer im Einbauzustand oberen Endscheibe des Filtereinsatzes verbundenen oder einstückigen, glockenförmigen Wand mit wenigstens einer Durchbrechung in ihrem unteren Bereich ausgebildet ist, dass der Schwimmer in dem Gassammelraum angeordnet ist, dass oberseitig in der glockenförmigen Wand das Entlüftungsventil angeordnet ist und dass der Schwimmer oberseitig mit einem mit einem Ventilsitz des Entlüftungsventils zusammenwirkenden Ventilkörper ausgeführt ist. Bei dieser Ausführung des Flüssigkeitsfilters wird bei jedem Austausch des Filtereinsatzes auch das komplette Entlüftungsventil ohne zusätzlichen Montageaufwand mit ausgetauscht, was zu einem besonders zuverlässigen Betrieb des Entlüftungsventils beiträgt.
Eine weitere, alternative Ausgestaltung des Flüssigkeitsfilters sieht vor, dass oberseitig auf einer im Einbauzustand oberen Endscheibe des Filtereinsatzes ein mit der Endscheibe verbundener oder einstückiger, glockenförmiger, durchbrochener Schwimmerkäfig angeordnet ist, dass der Schwimmer in dem Schwimmerkäfig angeordnet ist und dass oberseitig an dem Schwimmer ein im Einbauzustand vertikal aufragender, axial verschieblich geführter Schaft anliegt oder angebracht ist, der zugleich das optisch wahrnehmbare oder das mit dem Stellungsdetektor zusammenwirkende Anzeigeelement bildet. Bei dieser Ausführung des Flüssigkeitsfilters werden bei jedem Austausch des Filtereinsatzes auch der Schwimmer und der Schwimmerkäfig ohne zusätzlichen Montageaufwand mit ausgetauscht, was ebenfalls ein Beitrag zu einem zuverlässigen Betrieb des Entlüftungsventils ist.
In einer besonders bevorzugten Verwendung ist der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter ein Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Dieselkraftstofffilter eines Dieselmotors.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

1 einen vollständigen Flüssigkeitsfilter in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt,
2 den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters aus 1 in einem ersten Betriebszustand, im Längsschnitt,
3 den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters aus 1 in einem zweiten Betriebszustand, im Längsschnitt,
4 den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters aus 1 in einem dritten Betriebszustand, im Längsschnitt,
5 den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters in einer zweiten Ausführung, im Längsschnitt,
6 den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters in einer dritten Ausführung, im Längsschnitt,
7 ein Schwimmerventil als Teil des Flüssigkeitsfilters, im Längsschnitt,
8 den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters in einer vierten Ausführung, im Längsschnitt,
9 den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters in einer fünften Ausführung, im Längsschnitt,
10 eine obere Endscheibe eines Filtereinsatzes des Flüssigkeitsfilters, in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt,
11 die obere Endscheibe des Filtereinsatzes des Flüssigkeitsfilters, in einer zweiten Ausführung, im Längsschnitt, und
12 ein Verwendungsbeispiel des Flüssigkeitsfilters in einem schematisch dargestellten Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine.

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 vollständigen Flüssigkeitsfilter 1 in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt. Der Flüssigkeitsfilter 1 ist hier als sogenannter hängender Filter ausgeführt und besitzt ein Filtergehäuse 10, in welchem ein auswechselbarer Filtereinsatz 2 angeordnet ist. Der Flüssigkeitsfilter 1 ist beispielsweise ein Kraftstofffilter in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine.
Das Filtergehäuse 10 umfasst einen oberen Kopfteil 11 und einen unteren Schraubbecher 12, die miteinander lösbar verschraubt sind. Im Kopfteil 11 befindet sich ein Zulauf 13 für zu filternde Flüssigkeit zu einer Rohseite 13' des Flüssigkeitsfilters 1. Außerdem weist der Flüssigkeitsfilter 1 einen Ablauf 14 für gefilterte Flüssigkeit auf, der zentral axial von einer Reinseite 14' des Flüssigkeitsfilters 1 ausgeht und dann nach radial außen abbiegt.
Am tiefsten Punkt des Schraubbechers 12 ist eine Ablassschraube 18 angeordnet, durch deren Lösen das Filtergehäuse 10 vor einem Filtereinsatzwechsel von Flüssigkeit entleerbar ist. Außerdem kann mittels dieser Ablassschraube gegebenenfalls eine aus der zu filternden Flüssigkeit abgeschiedene andere, spezifisch schwerere Flüssigkeit abgelassen werden, beispielsweise Wasser aus Dieselkraftstoff.
Der Filtereinsatz 2 besteht aus einem hohlzylindrischen Filterstoffkörper 20, z. B. aus einer sternförmig gefalteten Filterpapierbahn, zwei den Filterstoffkörper 20 stirnseitig dicht einfassenden Endscheiben 21, 22 und einem im Inneren des Filterstoffkörpers 20 angeordneten Stützgitter 24. Die obere Endscheibe 21 besitzt eine zentrale Öffnung, mit welcher der Filtereinsatz 2 auf den zentralen axialen Teil des hier rohrstutzenförmigen Auslasses 14 aufgesteckt ist.
In dem oberen Bereich des Filtergehäuses 10, d. h. im Kopfteil 11, befindet sich ein Gassammelraum 15, der durch eine ringförmige, sich von einem oberen Bereich des Kopfteils 11 in diesem nach unten erstreckende, oberhalb der oberen Endscheibe 21 des Filtereinsatzes 2 endenden Wand 15' radial innen umgrenzt ist. Nach radial außen ist der Gassammelraum 15 durch eine Außenumfangswand des Kopfteils 11 begrenzt. Weiter wird der Gassammelraum 15 durch einen den Einlass 13 umgebenden Kragen begrenzt.
Von dem Gassammelraum 15 geht oben ein in den Auslass 14 mündender Entlüftungskanal 16 ab, in welchem ein abhängig von einem Differenzdruck zwischen Rohseite 13' und Reinseite 14' des Flüssigkeitsfilters 1 zwischen Schließstellung und Öffnungsstellung verstellbares Entlüftungsventil 17 angeordnet ist. Nach außen hin ist der herstellungsbedingt dort zunächst offene Entlüftungskanal 16 durch einen Blindstopfen 16' verschlossen.
Weiterhin ist im Gassammelraum 15 ein Schwimmer 3 angeordnet, der oberseitig einen im Einbauzustand vertikal aufragenden, den Schwimmer 3 axial verschieblich in einem Führungskanal 31 im Filtergehäuse 10 führenden Schaft aufweist, der zugleich ein mit einem Stellungsdetektor 34 zusammenwirkendes Anzeigeelement 30 bildet. Damit ist die relativ zum Filtergehäuse 10 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 veränderliche Stellung des Schwimmers 3 und des Anzeigeelements 30 mittels des Stellungsdetektors 34 unter Erzeugung eines elektrischen Stellungssignals erfassbar.
Der Stellungsdetektor 34 weist dazu z. B. einen mechanischen oder induktiven oder kapazitiven Schalter auf, der mit einem in der Zeichnung nicht eigens dargestellten optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden ist, welcher bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 mittels des Schalters einschaltbar ist, oder der mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht eigens dargestellten Diagnoseeinheit einer den Flüssigkeitsfilter 1 aufweisenden technischen Einrichtung, wie Kraftfahrzeug, verbunden ist, welche bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 eine entsprechende Anzeige oder Meldung ausgibt.
Der Schwimmer 3 ist hier als mit einem Schwimmerventilsitz 32 am Kopfteil 11 zusammenwirkender Ventilkörper eines Schwimmerventils ausgeführt, welches am gassammelraumseitigen Anfang des Entlüftungskanals 16 liegt und in Entlüftungsrichtung gesehen dem Entlüftungsventil 17 vorgeschaltet ist. Der Ventilkörper des Schwimmerventils öffnet den Entlüftungskanal 16 bei niedrigem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 und verschließt den Entlüftungskanal 16 bei hohem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15.
Im Gassammelraum 15 entsteht bei einem Filtereinsatzwechsel und/oder durch strömungsdynamische Ausgasung von Luft und/oder Gas aus der zu filternden Flüssigkeit eine Gasblase. Der Schwimmer 3 schwimmt in der zu filternden Flüssigkeit und die höhenmäßige Position des Schwimmers 3 korrespondiert somit mit dem Flüssigkeitspegelstand auf der Rohseite 13' des Flüssigkeitsfilters 1 im Gassammelraum 15.
Der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 hängt ab von dem Differenzdruck zwischen Rohseite 13' und Reinseite 14' des Flüssigkeitsfilters 1. Bei einem frischen Filtereinsatz 2 mit geringem Durchströmungswiderstand ist der Differenzdruck niedrig und dementsprechend ist auch der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 niedrig und das Entlüftungsventil 17 ist geschlossen.
Bei zunehmender Beladung des Filterstoffkörpers 20 mit aus der zu filternden Flüssigkeit abgefilterten Partikeln steigt nach und nach der Differenzdruck an, bis dieser so hoch ist, dass das Entlüftungsventil 17 öffnet und Gas aus dem Gassammelraum 15 in den unter dem niedrigeren Druck stehenden reinseitigen Auslass 14 abströmt. Infolgedessen steigt der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 an und der Schwimmer 3 wird zusammen mit seinem Anzeigeelement 30 angehoben. In seiner oberen Endstellung liegt der Schwimmer 3 an dem zugehörigen Ventilsitz 32 an und somit verschließt nun das dem Entlüftungsventil 17 vorgeschaltete Schwimmerventil mit dem Schwimmer 3 den Entlüftungskanal 16. Auf diese Weise wird verhindert, dass ungefilterte Flüssigkeit von der Rohseite 13' des Flüssigkeitsfilters 1 durch den Entlüftungskanal 16 auf die Reinseite 14' und in den Ablauf 14 für gefilterte Flüssigkeit gelangt.
Die höhenmäßige Position des Schwimmers 3 wird dabei mittels dessen Anzeigeelement 30 in Form des mit dem Stellungsdetektor 34 zusammenwirkenden Schafts erfasst und als elektrisches Signal ausgegeben. Dazu besitzt der Stellungsdetektor 34 beispielsweise einen mechanischen oder induktiven oder kapazitiven Schalter, der mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden ist. Wenn der Stellungsdetektor 34 eine angehobene Position des Schwimmers 3 erkennt und das entsprechende elektrische Signal ausgibt, wird dieses zur Auslösung einer entsprechenden Anzeige oder Meldung für eine Bedienungs- oder Wartungsperson genutzt. Somit wird exakt festgestellt und angezeigt, wann Bedarf für eine Auswechslung des Filtereinsatzes 2 des Flüssigkeitsfilters 1 besteht. Sowohl ein zu früher und damit unwirtschaftlicher Wechsel eines noch nicht erschöpften Filtereinsatzes 2 als auch ein zu später, mögliche Folgeschäden verursachender Wechsel eines schon länger erschöpften Filtereinsatzes 2 werden so sicher vermieden.
2 zeigt den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters 1 aus 1 in einem ersten, normalen Betriebszustand, im Längsschnitt. In diesem Betriebszustand gemäß 2 ist der Filtereinsatz 2 noch frisch und der Differenzdruck zwischen der Rohseite 13' und der Reinseite 14' des Flüssigkeitsfilters 1 ist gering. Zu filternde Flüssigkeit strömt durch den Zulauf 13 auf die Rohseite 13' des Flüssigkeitsfilters 1 und von dort in Radialrichtung von außen nach innen durch den Filterstoffkörper 20 des Filtereinsatzes 2 auf die Reinseite 14'. Von dort strömt die nun gefilterte Flüssigkeit durch den Ablauf 14 ab und wird mit gefilterter Flüssigkeit zu versorgenden, hier nicht dargestellten nachgeordneten Komponenten oder Einrichtungen zugeführt.
Im Gassammelraum 15 befindet sich die oben beschriebene Gasblase. Dementsprechend ist auch der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 niedrig und der Schwimmer 3 nimmt seine niedrigste, vom Ventilsitz 32 entfernte Position ein, in welcher das Schwimmerventil, dessen Ventilkörper der Schwimmer 3 bildet, geöffnet ist.
Das im Entlüftungskanal 16 liegende Entlüftungsventil 17 ist aufgrund des niedrigen Differenzdrucks geschlossen. Somit kann aus dem Gassammelraum 15 kein Gas durch den Entlüftungskanal 16 in den Ablauf 14 für gefilterte Flüssigkeit entweichen.
3 zeigt den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters 1 aus 1 in einem zweiten Betriebszustand, wieder im Längsschnitt. Der Filtereinsatz 2 ist in diesem zweiten Betriebszustand schon länger im Betrieb und dementsprechend schon mit aus der zu filternden Flüssigkeit abgefilterten Partikeln beladen, was zu einem erhöhten Durchströmungswiderstand und zu einem ansteigenden Differenzdruck zwischen Rohseite 13' und Reinseite 14' führt.
Der nötige Differenzdruck zum Öffnen des Entlüftungsventils ist sinnvollerweise so gewählt, dass die maximale Beladung des Filterelements noch nicht ganz erreicht ist, beispielsweise bei 95% der maximalen Beladung. So wird sichergestellt, dass noch eine ausreichende Filterleistung zur Verfügung steht, wenn ein sofortiger Filtereinsatzwechsel nicht möglich ist, wie dies z.B. bei Kraftfahrzeugen typischerweise der Fall ist, welche zunächst in eine Werkstatt verbracht werden müssen.
Durch den angestiegenen Differenzdruck wird das Entlüftungsventil 17 geöffnet und Gas entweicht aus dem Gassammelraum 15 durch den Entlüftungskanal 16 in den Ablauf 14. In diesem Betriebszustand ist der Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 im Vergleich zum Betriebszustand nach 2 bereits etwas angestiegen, so dass nun auch der Schwimmer 3 eine im Vergleich zu dem Betriebszustand nach 2 etwas höhere Position einnimmt, aber immer noch von dem Ventilsitz 32 Abstand aufweist.
4 zeigt den oberen Teil des Flüssigkeitsfilters 1 aus 1 in einem dritten Betriebszustand, ebenfalls im Längsschnitt. Infolge des Entweichens des Gases aus dem Gassammelraum 15 gemäß 3 steigt in diesem der Flüssigkeitspegelstand weiter an, was dazu führt, dass der den Ventilkörper des Schwimmerventils bildende Schwimmer 3 in Anlage an den zugehörigen Ventilsitz 32 gelangt und somit dann das Schwimmerventil geschlossen ist. Ein Abströmen von ungefilterter Flüssigkeit von der Rohseite 13' des Flüssigkeitsfilters 1 durch den Entlüftungskanal 16 in den reinseitigen Ablauf 14 wird dadurch unterbunden. Da nun das Entlüftungsventil 17 aufgrund des geschlossenen Schwimmerventils nicht mehr von dem Differenzdruck beaufschlagt wird, kehrt das Entlüftungsventil 17 in seine Schließstellung zurück.
Der Schwimmer 3 mit seinem durch den Schaft gebildeten Anzeigeelement 30 nimmt nun seine oberste Stellung ein, die von dem Stellungsdetektor 34 erkannt und in Form eines elektrischen Signals an die nachgeordnete, von einer Bedienungs- oder Wartungsperson wahrnehmbare und einen Filtereinsatzwechselbedarf signalisierende Anzeige- oder Meldeeinrichtung weitergegeben wird.
Zum Wechseln des Filtereinsatzes 2 wird das Filtergehäuse 10 durch Lösen der in 1 dargestellten, am unteren Ende des Schraubbechers 12 angeordneten Ablassschraube 18 von Flüssigkeit entleert. Anschließend wird der Schraubbecher 12 vom Kopfteil 11 des Filtergehäuses 10 abgeschraubt, wonach der Filtereinsatz 2 vom Kopfteil 11 axial nach unten abgezogen wird. Nach Aufstecken eines frischen Filtereinsatzes 2 in umgekehrter Richtung auf den Kopfteil 11 kann der Schraubbecher 12, mit nun wieder angeschraubter Ablassschraube 18, an den Kopfteil 11 angeschraubt werden, wonach der Flüssigkeitsfilter 1 wieder betriebsbereit ist.
5 zeigt den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters 1 in einer zweiten Ausführung, ebenfalls im Längsschnitt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 4 verläuft bei dem Beispiel nach 5 der Entlüftungskanal 16 vom Gassammelraum 15 nicht in den Ablauf 14 für gefilterte Flüssigkeit, sondern separat nach außen zu einer Anschlussstelle für eine externe, hier nicht eigens dargestellte Entlüftungsleitung, die beispielsweise zu einem Flüssigkeitsvorratsbehälter führt.
Bei diesem Flüssigkeitsfilter 1 sorgt ein zunehmender Differenzdruck zwischen der Rohseite 13' und der Reinseite 14' bei zunehmender Beladung des Filtereinsatzes 2 mit abgefilterten Partikeln für ein Verdrängen von Gas aus dem Gassammelraum 15 durch das Schwimmerventil mit dem Schwimmer 3 und dem Ventilsitz 32 und den Entlüftungskanal 16 in die externe Entlüftungsleitung, bis der Schwimmer 3 seine in 5 dargestellte oberste Stellung erreicht hat, in der er dann am Ventilsitz 32 anliegt und das Schwimmerventil den Entlüftungskanal 16 verschließt. Ein Abströmen von ungefilterter Flüssigkeit durch den Entlüftungskanal 16 wird so unterbunden.
Gleichzeitig wird auch hier die angehobene Position des Schwimmers 3 mit dem durch den Schaft gebildeten Anzeigeelement 30 von dem Stellungsdetektor 34 erfasst und in Form eines elektrischen Signals zur Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs ausgegeben.
Weiterhin unterschiedlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem Flüssigkeitsfilter 1 nach 5, dass der Ventilsitz 32 als gesonderter Ring mit einer rauen Oberfläche ausgebildet ist. Hiermit wird eine Neigung des den Ventilkörper des Schwimmerventils bildenden Schwimmers 3 zum Anhaften oder Ankleben am Ventilsitz 32 vermindert oder sogar gänzlich vermieden und es wird für ein zuverlässiges Öffnen des Schwimmerventils bei sinkendem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 gesorgt.
Zur Ermöglichung einer Rücksetzfunktion kann durch eine nicht dargestellte Rücksetzeinrichtung bei Bedarf Gas durch den Entlüftungskanal 16 in den Gassammelraum 15 eingeblasen werden.
Hinsichtlich der weiteren Einzelheiten in 5 wird auf die Beschreibung der insoweit übereinstimmenden 1 bis 4 verwiesen.
6 zeigt den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters 1 in einer dritten Ausführung, wieder im Längsschnitt. Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Schwimmer 3 fest mit seinem zugehörigen Anzeigeelement 30 in Form des Schafts verbunden ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 vorgesehen, dass der Schwimmer 3 auf dem schaftförmigen Anzeigeelement 30 begrenzt axial verschiebbar angeordnet ist. Dazu ist am unteren Ende des Anzeigeelements 30, das durch den Schwimmer 3 hindurch verläuft, einen Anschlag 30' angeordnet. Oberhalb des Anschlags 30' ist in einem Abstand, der größer ist als die Höhe des Schwimmers 3, ein separater Ventilkörper 35 lagefest auf dem schaftförmigen Anzeigeelement 30 angeordnet, der mit dem Ventilsitz 32 zusammenwirkt. Durch diese Ausgestaltung des Schwimmers 3 wird eine Hysterese erzielt, da eine vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 abhängige Bewegung des Schwimmers 3 sich nicht unmittelbar als Bewegung auf das Anzeigeelement 30 überträgt, sondern erst mit einer gewissen Verzögerung. Hierdurch wird eine stabilere, zuverlässigere Positionierung des Anzeigeelements 30 relativ zu dem Stellungsdetektor 34 erzielt und die Anzeigegenauigkeit verbessert. So wird bei steigendem Flüssigkeitspegel der Schwimmer 3 den Ventilkörper 35 nach oben bewegen, bis dieser in den Ventilsitz 32 gepresst wird. Sinkt nun der Flüssigkeitspegel wieder, wird der Ventilkörper 35 zunächst von einem leichten Überdruck im Gassammelraum 15 gegenüber dem Entlüftungskanal 16 im Ventilsitz 32 gehalten. Der Schwimmer 3 gleitet bei fallendem Pegel entlang des Anzeigeelements 30 hinab.
Wenn der Schwimmer 3 am Anschlag 30' aufsetzt, zieht das Gewicht des Schwimmers 3 den Ventilkörper 35 vom Ventilsitz 32.
Weiterhin ist an dem Flüssigkeitsfilter 1 nach 6 eine Rücksetzeinrichtung 37 vorgesehen, hier in Form einer am Stellungsdetektor 34 angeordneten elektromagnetischen Spule, mittels deren Einschaltens auf den Schwimmer 3 über dessen schaftförmiges Anzeigeelement 30 ein Bewegungsimpuls entgegen dessen Auftriebsrichtung ausübbar ist. Hiermit kann der Schwimmer 3 insbesondere aus seiner höchsten Position in Richtung nach unten mit dem Bewegungsimpuls beaufschlagt werden, um ein gegebenenfalls trotz eines abgesunkenen Flüssigkeitspegelstandes vorliegendes Anhaften oder Ankleben des Schwimmers 3 oder Ventilkörpers 35 am Ventilsitz 32 zu lösen und eine dadurch verursachte möglicherweise falsche Anzeige zu vermeiden. Sollte doch ein maximal hoher Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 vorliegen, geht der Schwimmer 3 nach dem Beaufschlagen mit dem Bewegungsimpuls sofort in seine höchste Stellung zurück, womit die Richtigkeit der Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs bestätigt wird.
Hinsichtlich der weiteren Einzelheiten und Funktionen des Flüssigkeitsfilters 1 nach 6 wird auf die vorhergehende Beschreibung, insbesondere der 5, verwiesen.
7 zeigt ein Schwimmerventil in einer gegenüber den zuvor beschriebenen Beispielen geänderten Ausführung, als Teil des Flüssigkeitsfilters 1, im Längsschnitt. Oben und rechts in 7 ist ein Teil des Kopfteils 11 des Filtergehäuses erkennbar. Der Schwimmer 3 ist hier am einen Ende eines Schwenkarms 36 angebracht oder einstückig mit diesem ausgeführt. An seinem anderen, von dem Schwimmer 3 entfernten Ende ist der Schwenkarm 36 am Kopfteil 11 um eine horizontale Schwenkachse 36' verschwenkbar gelagert. Im Abstand von der Schwenkachse 36' und vom Schwimmer 3 ist ein vom Schwimmer 3 getrennter Ventilkörper 35 am Schwenkarm 36 angeordnet oder einstückig mit diesem ausgebildet. Oberhalb des Ventilkörpers 35 ist der am Anfang des Entlüftungskanals 16 liegende Ventilsitz 32 des Schwimmerventils sichtbar.
In dem in 7 dargestellten Zustand liegt ein niedriger Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 vor, so dass der Schwimmer 3 eine niedrige Position einnimmt, in welcher der Ventilkörper 35 Abstand vom Ventilsitz 32 aufweist. Ein steigender Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 sorgt, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, dafür, dass der Schwimmer 3 nach oben bewegt wird und dann der Ventilkörper 35 sich an den Ventilsitz 32 anlegt und so den Entlüftungskanal 16 verschließt.
Als Anzeigeelement 30 kann in diesem Beispiel ein nicht dargestellter Stab oder Stift vorgesehen sein, welcher durch den Entlüftungskanal 16 auf den Ventilkörper 35 reicht und mit diesem in seiner Höhe verstellt wird. Alternativ könnte auch der Schwimmer 3 selbst als Anzeigeelement vorgesehen sein, welcher durch einen transparenten Gehäuseteil sichtbar wäre, oder es wäre in entsprechender Position in der oberen Wandung des Kopfteils 11 oberhalb des Schwimmers 3 der Stellungsdetektor 24 vorgesehen.
8 zeigt den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters 1 in einer vierten Ausführung, ebenfalls im Längsschnitt. Charakteristisch für dieses Ausführungsbeispiel ist, dass der Schwimmer 3 mit seinem schaftförmigen Anzeigeelement 30 hier ein Teil des Filtereinsatzes 2 ist. Dazu besitzt der Filtereinsatz 2 in seinem oberen, unmittelbar unterhalb der oberen Endscheibe 21 liegenden Bereich im Filterstoffkörper 20 einen Freiraum zur Aufnahme des Schwimmers 3. Das mit dem Schwimmer 3 einstückige schaftförmige Anzeigeelement 30 ist durch eine passende Durchbrechung in der Endscheibe 21 nach oben hin durch diese hindurchgeführt und ragt bis in den Führungskanal 31 im Kopfteil 11 hinein.
Zur Findung des schaftförmigen Anzeigeelements 30 in den Führungskanal 31 ist einerseits am Filtereinsatz 2, beispielsweise an dessen Stützgitter 24, und andererseits am Filtergehäuse 10, beispielsweise an der Schnittstelle zum Fluidauslass 14, zweckmäßig eine Ausrichteinrichtung vorgesehen, welche in bekannter Weise durch gegenseitige Konturen gebildet sein kann. Weiter sind am Einlass in den Führungskanal 31 Einführschrägen vorgesehen.
Das obere Ende des Anzeigeelements 30 wirkt in dessen angehobener Stellung, wie schon weiter oben beschrieben, mit dem Stellungsdetektor 34 zur Erzeugung eines Signals zur Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs zusammen.
Der Filtereinsatz 20 besitzt einen sich ausgehend vom radial äußeren Umfang der oberen Endscheibe 21 über einen Teil der Höhe des Filtereinsatzes 2 nach unten erstreckenden, umlaufenden Kragen 23, der gas- und flüssigkeitsundurchlässig ist. Im Inneren dieses Kragens 23 wird so im Filtereinsatz 2 der Gassammelraum 15 gebildet. Wie anhand dieser Ausführung klar wird, ist der obere Teil des Filtereinsatzes 2 im Sinne der Erfindung als im oberen Bereich des Filtergehäuses 1 zu verstehen.
Bei diesem Flüssigkeitsfilter 1 nach 8 führt ein wechselnder Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 innerhalb des Filtereinsatzes 2 zu einer Veränderung der Höhenlage des Schwimmers 3 und des Anzeigeelements 30 relativ zu dem Filtergehäuse 10 und zu dem lagefest mit dem Kopfteil 11 des Filtergehäuses 10 verbundenen Stellungsdetektor 34.
Eine Funktion als Teil eines Schwimmerventils hat der Schwimmer 3 bei dem Ausführungsbeispiel des Flüssigkeitsfilters 1 nach 8 nicht.
Der Entlüftungskanal 16 sowie das darin angeordnete Entlüftungsventil 17 sind in einem oberen, dichten Teil des Stützgitters 24 angeordnet. Es ist jedoch leicht ersichtlich, dass der Entlüftungskanal 16 und das Entlüftungsventil 17 auch in der Schnittstelle zum Ablauf 14 vorgesehen sein könnten, wenn dieser eine ausreichend weit nach unten reichende Wandung aufweist, um einen Gassammelraum zu bilden.
Hinsichtlich der weiteren in 8 dargestellten Einzelheiten wird auf die vorhergehende Figurenbeschreibung verwiesen.
9 zeigt den oberen Teil eines Flüssigkeitsfilters 1 in einer fünften Ausführung, wieder im Längsschnitt. Charakteristisch für dieses Ausführungsbeispiel ist, dass hier kein Stellungsdetektor 34 vorgesehen ist, sondern dass hier eine rein optische Anzeige erfolgt. Der Schwimmer 3 ist auch hier, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 4, mit einem aufragenden, schaftförmigen Anzeigeelement 30 ausgeführt, welches durch den Ventilsitz 32 und den Führungskanal 31 innerhalb des Kopfteils 11 des Filtergehäuses 10 nach oben verläuft.
Oberseitig ist auf dem Kopfteil 11 ein durchsichtiger Filtergehäuseteil 33 in Form einer Kappe, zweckmäßig aus einem transparenten Kunststoff, angeordnet. Bei angehobenem Schwimmer 3, wie in 9 gezeigt, ragt ein oberer Endbereich des Anzeigeelements 30 in das Innere des durchsichtigen Filtergehäuseteils 33 hinein und kann so mit dem Auge durch den durchsichtigen Filtergehäuseteil 33 hindurch wahrgenommen werden. Zur Unterstützung der Sichtbarkeit besitzt zweckmäßig das Anzeigeelement 30 eine zur Umgebung kontrastierenden Farbe, beispielsweise eine rote oder leuchtorangene Farbe.
Weiterhin bildet bei dem Flüssigkeitsfilter 1 nach 9 der durchsichtige Filtergehäuseteil 33 eine Rücksetzeinrichtung 37, mittels welcher dem Schwimmer 3 ein Bewegungsimpuls entgegen seiner Auftriebsrichtung, das heißt nach unten, erteilbar ist. Dazu ist der durchsichtige Filtergehäuseteil 33 aus einem elastisch-flexiblen Material, wie Weichkunststoff, ausgebildet, das manuell von oben nach unten eindrückbar ist, um so auf das Anzeigeelement 30 und den Schwimmer 3 den nach unten gerichteten Bewegungsimpuls auszuüben. Nach dem Beenden des manuellen Eindrückens stellt sich der durchsichtige Filtergehäuseteil 33 aufgrund seiner Eigen-Rückstellkraft wieder in seine Ausgangsform, wie sie in 9 dargestellt ist, zurück.
Auch mit dieser zweiten Ausführung der Rücksetzeinrichtung 37 wird ein gegebenenfalls trotz eines abgesunkenen Flüssigkeitspegelstandes vorliegendes Anhaften oder Ankleben des Schwimmers 3 oder Ventilkörpers 35 am Ventilsitz 32 gelöst und eine dadurch verursachte möglicherweise falsche Anzeige vermieden. Sollte doch ein maximal hoher Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum 15 vorliegen, geht der Schwimmer 3 nach dem Beaufschlagen mit dem Bewegungsimpuls sofort in seine höchste Stellung zurück, womit die Richtigkeit der Anzeige eines Filtereinsatzwechselbedarfs auch hier bestätigt wird.
Hinsichtlich seiner weiteren Einzelheiten und Funktionen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 9 dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 4, auf deren Beschreibung verwiesen wird.
10 zeigt eine obere Endscheibe 21 eines Filtereinsatzes des Flüssigkeitsfilters, in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt.
Zentral auf der Endscheibe 21 ist ein mit dieser einstückiges, konisch-rohrförmiges Anschlussstück 25 mit einer außen umlaufenden Radialdichtung 26 angeordnet, welches zum Anschließen des Filtereinsatzes an einen filtergehäuseseitigen Ablauf für gefilterte Flüssigkeit von einer Reinseite des Filtereinsatzes dient.
Der Gassammelraum 15 ist hier im Inneren einer mit der im Einbauzustand oberen Endscheibe 21 des im Übrigen nicht dargestellten Filtereinsatzes verbundenen oder einstückigen, glockenförmigen Wand 15' mit wenigstens einer Durchbrechung 15'' in ihrem unteren Bereich ausgebildet. Der Schwimmer 3 ist in dem Gassammelraum 15 angeordnet. Oberseitig ist in der glockenförmigen Wand 15' das Entlüftungsventil 17 angeordnet. Der Schwimmer 3 ist oberseitig mit einem mit einem Ventilsitz 32 des Entlüftungsventils 17 zusammenwirkenden Ventilkörper 35 ausgeführt. Der Ventilkörper 35 wird hier durch eine den vom Schwimmer 3 nach oben ragenden, als Anzeigeelement 30 dienenden Schaft umgebende, mit dem übrigen Schwimmer 3 einstückige Kalotte gebildet. Der Ventilsitz 32 ist hier als Ring mit einer rauen Oberfläche ausgestaltet, welche in Schließstellung des Ventils 17 eine geringe Leckage gestattet und so ein unerwünschtes Anhaften oder Ankleben des Ventilkörpers 35 am Ventilsitz 32 verhindert.
11 zeigt die obere Endscheibe 21 des Filtereinsatzes des Flüssigkeitsfilters in einer zweiten Ausführung, wieder im Längsschnitt.
Auch hier ist zentral auf der Endscheibe 21 das mit dieser einstückige Anschlussstück 25 mit der umlaufenden Dichtung 26 angeordnet.
Oberseitig auf der im Einbauzustand oberen Endscheibe 21 des Filtereinsatzes ist weiterhin ein mit der Endscheibe 21 verbundener oder einstückiger, glockenförmiger, durchbrochener Schwimmerkäfig 28 exzentrisch angeordnet. In dem Schwimmerkäfig 28 ist der Schwimmer 3 angeordnet. Oberseitig liegt an dem Schwimmer 3 ein im Einbauzustand vertikal aufragender, axial verschieblich geführter Schaft an, der zugleich das optisch wahrnehmbare oder das mit einem Stellungsdetektor zusammenwirkende Anzeigeelement 30 bildet.
Ebenfalls exzentrisch ist, diametral gegenüberliegend zum Schwimmerkäfig 28, auf der oberen Endscheibe 21 ein mit dieser verbundener oder einstückiger, rechtwinklig von der Endscheibe 21 aufragender Zulaufstutzen 27 zum Zuführen von zu filternder Flüssigkeit angeordnet. In seinem unteren Bereich unmittelbar über der Oberseite der oberen Endscheibe 21 weist der Zulaufstutzen 27 radial verlaufende Ausströmöffnungen 27' auf.
Der Gassammelraum 15 wird hier in dem oberhalb der Oberkante der Ausströmöffnungen 27' des Zulaufstutzens 27 liegenden Bereich gebildet.
Ein Entlüftungsventil ist hier nicht Bestandteil der oberen Endscheibe 21, kann aber an anderer Stelle des zugehörigen Flüssigkeitsfilters angeordnet sein. Dabei kann beispielsweise der axial verschieblich geführte Schaft die Funktion eines Ventilbetätigungselements haben oder es kann an einem in 11 nicht dargestellten oberen Endbereich des Schafts ein Ventilkörper angeordnet sein.
12 schließlich zeigt ein Verwendungsbeispiel des Flüssigkeitsfilters 1 in einem schematisch dargestellten Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine 4.
In einem Flüssigkeitsvorratsbehälter, hier ein Kraftstofftank 40, wird eine zu filternde Flüssigkeit, hier Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, vorgehalten. Durch eine Kraftstoffzuleitung 41 wird Kraftstoff über einen Vorfilter 44 einer Förderpumpe 45 zugeführt, die den Kraftstoff durch den Zulauf 13 der Rohseite 13' des nachgeschalteten Flüssigkeitsfilters 1, hier Kraftstofffilter, zuführt. Im Flüssigkeitsfilter 1 wird der Kraftstoff in der oben beschriebenen Art und Weise gefiltert, indem im Kraftstoff mitgeführte Partikel in dem hier nur schematisch angedeuteten Filtereinsatz 2 abgefiltert und gegebenenfalls mitgeführte Wassertröpfchen abgeschieden werden.
Der gefilterte Kraftstoff gelangt durch den Ablauf 14 des Filters 1 zu einer Hochdruckpumpe 46, die über einen letzten Abschnitt der Kraftstoffzuleitung 41 eine Kraftstoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine 4 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beschickt. Überschüssiger, von der Kraftstoffeinspritzanlage der Brennkraftmaschine 4 nicht abgenommener Kraftstoff fließt über die Kraftstoffrückleitung 42 zum Kraftstofftank 40 zurück.
Der am Filter 1 vorgesehene Entlüftungskanal 16 ist hier mit einer externen Entlüftungsleitung 43 verbunden, die vom Filter 1 zum Kraftstofftank 40 führt.
Es ist ersichtlich, dass in der in 12 gezeigten Verwendung des Flüssigkeitsfilters 1 die Lebensdauer des darin eingesetzten Filtereinsatzes 2 von der Menge des durchgesetzten Kraftstoffs und von der Sauberkeit, das heißt vom Partikelgehalt, des Kraftstoffs abhängt. Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter 1 wird der Beladungszustand des Filtereinsatzes 2 mit abgefilterten Partikeln überwacht und bei Erreichen eines Filtereinsatzwechselbedarfs erfolgt eine entsprechende Anzeige, so dass ein Filtereinsatzwechsel immer genau dann vorgenommen werden kann, wenn er erforderlich ist, also nicht zu früh und nicht zu spät.
Es ist ersichtlich, dass die vorstehenden Varianten mit einem nach außen abzweigenden Entlüftungskanal 16 der 5 und 6 typischerweise als Kraftstoffhauptfilter 1 verwendet werden können; der Entlüftungskanal 16 führt dann zum Kraftstofftank 40. Die Varianten mit einem in den Ablauf 14 mündenden Entlüftungskanal 16 der 1 bis 4 sowie 8 und 9 können bevorzugt als Vorfilter 44 vorgesehen sein, da das in die Kraftstoffzuleitung 41 entlassene Gas dann im Hauptfilter noch aus dem Kraftstoff getrennt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Flüssigkeitsfilter
10: Filtergehäuse
11: Kopfteil von 10
12: Schraubbecher von 10
13: Zulauf
13': Rohseite von 1
14: Ablauf
14': Reinseite von 1
15: Gassammelraum
15': Wand
15'': Durchbrechungen in 15'
16: Entlüftungskanal
16': Blindstopfen
17: Entlüftungsventil
18: Ablassschraube an 12
2: Filtereinsatz
20: Filterstoffkörper
21: Endscheibe oben
22: Endscheibe unten
23: Kragen an 21
24: Stützgitter in 20
25: Anschlussstück auf 21
26: Dichtung an 25
27: Zulaufstutzen auf 21
27': Ausströmöffnungen in 27
28: Schwimmerkäfig auf 21
3: Schwimmer
30: Anzeigeelement (Schaft)
30': Anschlag
31: Führungskanal für 30
32: Ventilsitz
33: durchsichtiger Filtergehäuseteil
34: Stellungsdetektor
35: Ventilkörper
36: Schwenkarm
36': Schwenkachse
37: Rücksetzeinrichtung
4: Brennkraftmaschine
40: Flüssigkeitsvorratsbehälter (Kraftstofftank)
41: Kraftstoffzuleitung
42: Kraftstoffrückleitung
43: Entlüftungsleitung
44: Vorfilter
45: Förderpumpe
46: Hochdruckpumpe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7442292 B2 [0003]

Claims

Flüssigkeitsfilter (1) mit einem Filtergehäuse (10), mit einem im Filtergehäuse (10) angeordneten auswechselbaren Filtereinsatz (2), mit einem Zulauf (13) für zu filternde Flüssigkeit zu einer Rohseite (13') des Flüssigkeitsfilters (1) und mit einem Ablauf (14) für gefilterte Flüssigkeit von einer Reinseite (14') des Flüssigkeitsfilters (1), mit einem in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters (1) im oberen Bereich des Filtergehäuses (10) liegenden Gassammelraum (15), mit einem vom Gassammelraum (15) abgehenden Entlüftungskanal (16), in welchem ein abhängig von einem Differenzdruck zwischen Rohseite (13') und Reinseite (14') des Flüssigkeitsfilters (1) zwischen Schließstellung und Öffnungsstellung verstellbares Entlüftungsventil (17) angeordnet ist, mit einem im Gassammelraum (15) angeordneten Schwimmer (3) und mit Mitteln zum Anzeigen eines Auswechselbedarfs des Filtereinsatzes (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (3) als Anzeigeelement oder mit einem zusammen mit dem Schwimmer (3) bewegbaren Anzeigeelement (30) ausgeführt ist und dass die relativ zum Filtergehäuse (10) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) veränderliche Stellung des Schwimmers (3) oder Anzeigeelements (30) durch einen durchsichtigen Filtergehäuseteil (33) hindurch von außen optisch wahrnehmbar und/oder mittels eines Stellungsdetektors (34) unter Erzeugung eines elektrischen Stellungssignals erfassbar ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (3) oberseitig einen im Einbauzustand vertikal aufragenden, den Schwimmer (3) axial verschieblich im Filtergehäuse (10) führenden Schaft aufweist, der zugleich das optisch wahrnehmbare oder das mit dem Stellungsdetektor (34) zusammenwirkende Anzeigeelement (30) bildet.
Flüssigkeitsfilter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsdetektor (34) einen mechanischen oder induktiven oder kapazitiven Schalter aufweist, der mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber verbunden ist, welcher bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) mittels des Schalters einschaltbar ist, oder der mit einer Diagnoseeinheit einer den Flüssigkeitsfilter (1) aufweisenden technischen Einrichtung verbunden ist, welche bei einem einen Filtereinsatzwechselbedarf bedeutenden hohen Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) eine entsprechende Anzeige oder Meldung ausgibt.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (16) mit dem darin angeordneten Entlüftungsventil (17) zwischen der Rohseite (13') und der Reinseite (14') des Flüssigkeitsfilters (1) verläuft, dass der Schwimmer (3) als oder mit einem Ventilkörper eines Schwimmerventils ausgeführt ist, welches in Entlüftungsrichtung gesehen dem Entlüftungsventil (17) vorgeschaltet ist, und dass der Ventilkörper des Schwimmerventils den Entlüftungskanal (16) bei niedrigem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) öffnet und bei hohem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) verschließt.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (16), mit dem darin angeordneten Entlüftungsventil (17) oder ohne Entlüftungsventil (17), zwischen der Rohseite (13') des Flüssigkeitsfilters (1) und einem dem Flüssigkeitsfilter (1) vorgeschalteten Flüssigkeitsvorratsbehälter (40) verläuft, dass der Schwimmer (3) als oder mit einem Ventilkörper eines Schwimmerventils ausgeführt ist, welches in Entlüftungsrichtung gesehen dem Entlüftungsventil (17) vorgeschaltet ist, und dass der Ventilkörper des Schwimmerventils den Entlüftungskanal (16) bei niedrigem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) öffnet und bei hohem Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) verschließt.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassammelraum (15) und der Schwimmer (3) von einer sich von einem im Einbauzustand oberen Bereich des Filtergehäuses (10) nach unten erstreckenden, oberhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes (2) endenden Wand (15') umgrenzt ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Rücksetzeinrichtung (37), mittels welcher der Schwimmer (3) mit einem Bewegungsimpuls entgegen seiner Auftriebsrichtung beaufschlagbar ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Filtergehäuse (10) angeordneter Ventilsitz (32) des Schwimmerventils und/ oder ein mit dem Ventilsitz (32) zusammenwirkender Ventilkörper (35) des Schwimmerventils eine geringe Leckage erlaubend ausgebildet sind/ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (3) axial lagefest mit dem das Anzeigeelement (30) bildenden Schaft verbunden oder einstückig ausgeführt ist oder dass der Schwimmer (3) auf dem das Anzeigeelement (30) bildenden Schaft begrenzt axial verschiebbar angeordnet ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters (1) im oberen Bereich des Filtergehäuses (10) liegende Gassammelraum (15) bis in eine Höhe oberhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes (2) erstreckt und dass der Schwimmer (3) oberhalb des Filtereinsatzes (2) angeordnet ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der in einem im Einbauzustand des Flüssigkeitsfilters (1) im oberen Bereich des Filtergehäuses (10) liegende Gassammelraum (15) bis in eine Höhe unterhalb eines oberen Endes des Filtereinsatzes (2) erstreckt, dass ein oberer Endbereich des Filtereinsatzes (2) mit einem flüssigkeits- und gasdichten Kragen (23) umgeben ist, dass der Schwimmer (3) als Teil des Filtereinsatzes (2) in diesem angeordnet ist und dass das zusammen mit dem Schwimmer (3) bewegbare Anzeigeelement (30) nach oben hin aus dem Filtereinsatz (2) herausgeführt ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (3) an einem Schwenkarm (36) angeordnet ist, der mit dem Schwimmer (3) um eine horizontale Schwenkachse (36') in Abhängigkeit vom Flüssigkeitspegelstand im Gassammelraum (15) auf und ab verschwenkbar ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand von der Schwenkachse (36') und vom Schwimmer (3) ein vom Schwimmer (3) getrennter Ventilkörper (35) am Schwenkarm (36) angeordnet ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassammelraum (15) im Inneren einer mit einer im Einbauzustand oberen Endscheibe (21) des Filtereinsatzes (2) verbundenen oder einstückigen, glockenförmigen Wand (15') mit wenigstens einer Durchbrechung (15'') in ihrem unteren Bereich ausgebildet ist, dass der Schwimmer (3) in dem Gassammelraum (15) angeordnet ist, dass oberseitig in der glockenförmigen Wand (15') das Entlüftungsventil (17) angeordnet ist und dass der Schwimmer (3) oberseitig mit einem mit einem Ventilsitz (32) des Entlüftungsventils (17) zusammenwirkenden Ventilkörper (35) ausgeführt ist.
Flüssigkeitsfilter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberseitig auf einer im Einbauzustand oberen Endscheibe (21) des Filtereinsatzes (2) ein mit der Endscheibe (21) verbundener oder einstückiger, glockenförmiger, durchbrochener Schwimmerkäfig (28) angeordnet ist, dass der Schwimmer (3) in dem Schwimmerkäfig (28) angeordnet ist und dass oberseitig an dem Schwimmer (3) ein im Einbauzustand vertikal aufragender, axial verschieblich geführter Schaft anliegt oder angebracht ist, der zugleich das optisch wahrnehmbare oder das mit dem Stellungsdetektor (34) zusammenwirkende Anzeigeelement (30) bildet.
Flüssigkeitsfilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine (4) ist.