DE102020200474A1

DE102020200474A1 - Flüssigkeitsfiltersystem und Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems

Info

Publication number: DE102020200474A1
Application number: DE102020200474.9A
Authority: DE
Inventors: David Manuel Hinojosa Garcia
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsfilterfiltersystem (1), das Flüssigkeitsfiltersystem (1) aufweisend:-- ein erstes Filterelement (10), welches eine erste Rohseite (11) und eine erste Reinseite (12) aufweist,-- ein zweites Filterelement (20), welches eine zweite Rohseite (21) und eine zweite Reinseite (22) aufweist, wobei das Flüssigkeitsfiltersystem (1) eingerichtet ist, umschaltbar in einem ersten Betriebszustand (S1) oder in einem zweiten Betriebszustand (S2) betrieben zu werden, wobei im ersten Betriebszustand (S1) die Flüssigkeit-- das erste Filterelement (10) von der ersten Rohseite (11) zur ersten Reinseite (12) durchströmt und-- das zweite Filterelement (20) von der zweiten Reinseite (22) zur zweiten Rohseite (21) durchströmt, wobei im zweiten Betriebszustand (S2) die Flüssigkeit-- das erste Filterelement (10) von der ersten Reinseite (12) zur ersten Rohseite (11) durchströmt und-- das zweite Filterelement (20) von der zweiten Rohseite (21) zur zweiten Reinseite (22) durchströmt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsfiltersystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Flüssigkeitsfiltersysteme bekannt. Dabei wird die jeweilige Flüssigkeit z.B. von Partikeln, Schmutz oder Dreck gereinigt, um Schäden an Komponenten zu verhindern, die mit dem Flüssigkeitsfiltersystem verbunden sind.
Weiterhin ist bekannt, dass derartige Flüssigkeitsfiltersysteme in einem Tank für die Flüssigkeit eingebracht bzw. montiert sein können. Sie können dann als Tankfiltersystem bezeichnet werden.
Ein Flüssigkeitsfiltersystem kann z.B. ein Filterelement aufweisen, welches eine Reinseite (die der zu versorgenden Komponente zugewandt ist) aufweist sowie eine Rohseite, auf der die zu reinigende Flüssigkeit vorliegt. Die Rohseite kann von der Reinseite durch ein Filtermedium getrennt sein, so dass die Flüssigkeit in einer normalen Strömungsrichtung z.B. von einem Tank (Rohseite) durch das Filtermedium hindurch auf die Reinseite gelangt und von dort zur Komponente fließt. Das Flüssigkeitsfiltersystem kann dazu z.B. eine Systempumpe aufweisen oder an eine - separate - Pumpe angeschlossen sein. Das Filtermedium hält die Partikel zurück, die auf der Rohseite in der Flüssigkeit vorhanden sind.
Ein derartiges Flüssigkeitsfiltersystem ist aus der DE 10 2017 212 901 A1 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass mit der Zeit bzw. mit der Betriebsdauer das Filterelement nicht mehr die gewünschte Durchflussrate aufweisen kann, da es sich mit den abgeschiedenen Partikeln zusetzt. Das Auswechseln von Filterelementen, die in einem Flüssigkeitsfiltersystem verbaut sind ist mit Wartungszeit und Kosten verbunden. Ist das Flüssigkeitsfiltersystem in einem Tank verbaut, so kann das Wechseln oder Reinigen des Filterelements besonders schwierig und damit zeitaufwändig sein.
Eine Möglichkeit, derartige Wartungen zu vermeiden oder zumindest die Wartungsintervalle sehr lang zu gestalten kann z.B. darin bestehen, die Filterkapazität des Filterelements zu erhöhen. Allerdings wird der Platz, den ein solches Flüssigkeitsfiltersystem einnehmen darf, immer kleiner. Denn Automobilhersteller versuchen beispielsweise, jeden verfügbaren Platz zur Vergrößerung des Innenraums des Automobils zu nutzen. Weiterhin kann der für das Filterelement verfügbare Platz dadurch reduziert werden, dass in dem Flüssigkeitsfiltersystem ein Heizelement vorgesehen wird. Es soll z.B. auch bei tiefen Außentemperaturen eine sofortige Verfügbarkeit mit der Flüssigkeit ermöglichen. Ein solches Heizelement kann z.B. aufgrund gesetzlicher Vorschriften notwendig sein, um eine Abgasreinigung bereits direkt nach dem Start zu gewährleisten.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, ein Flüssigkeitsfiltersystem bereitzustellen, welches auch bei längerer Betriebsdauer einer angeschlossenen Komponente kontinuierlich ohne Wartung betrieben werden kann, welches weiterhin über Lebensdauer nur selten eine Wartung benötigt und idealerweise über die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs ohne Wartung bzw. ohne den Austausch von im Flüssigkeitsfiltersystem vorhandenen Filterelementen auskommt, welches weiterhin über Lebensdauer eine ausreichende Reinigung der zu filtrierenden Flüssigkeit gewährleistet und dabei auch ein ausreichendes Durchstromvolumen gewährleistet, welches über Lebensdauer eine geringe Druckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite sicherstellt, welches möglichst wenig Platzbedarf aufweist, welches einfach und kostengünstig herzustellen und zu betreiben ist, welches einfach und idealerweise als Modul zu montieren ist und welches auch bei tiefen Temperaturen bereits kurz nach Inbetriebnahme Flüssigkeit liefern kann.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Flüssigkeitsfiltersystem vorgeschlagen.
Das Flüssigkeitsfiltersystem weist ein erstes Filterelement auf, welches eine erste Rohseite und eine erste Reinseite aufweist. Das Flüssigkeitsfiltersystem weist weiterhin ein zweites Filterelement auf, welches eine zweite Rohseite und eine zweite Reinseite aufweist. Das Flüssigkeitsfiltersystem ist eingerichtet, umschaltbar in einem ersten Betriebszustand oder in einem zweiten Betriebszustand betrieben zu werden, wobei im ersten Betriebszustand die Flüssigkeit das erste Filterelement von der ersten Rohseite zur ersten Reinseite durchströmt und das zweite Filterelement von der zweiten Reinseite zur zweiten Rohseite durchströmt, wobei im zweiten Betriebszustand die Flüssigkeit das erste Filterelement von der ersten Reinseite zur ersten Rohseite durchströmt und das zweite Filterelement von der zweiten Rohseite zur zweiten Reinseite durchströmt.
Mit anderen Worten: es sind (wenigstens) zwei Filterelemente vorgesehen. Von diesen wird jeweils (wenigstens) eines entlang einer normalen Durchflussrichtung durchflossen, nämlich von der Rohseite (z.B. der Innenraum eines Tanks) zur Reinseite (z.B. eine Zuleitung zu der mit gereinigter Flüssigkeit zu versorgenden Komponente) - dieses (wenigstens) eine Filterelement stellt somit die Versorgung der Komponente mit gereinigter Flüssigkeit sicher. Das andere Filterelement wird zur gleichen Zeit in der entgegengesetzten Richtung betrieben, also in einer Reinigungsrichtung bzw. Regenerationsrichtung, d.h.: von der Reinseite wird bereits gereinigte Flüssigkeit durch dieses Filterelement zur Rohseite befördert.
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Versorgung der Komponente mit gereinigter Flüssigkeit zu jedem Zeitpunkt mit ausreichendem Volumen gesichert ist (durch ein Filterelement). Gleichzeitig wird eine Belegung des anderen Filterelements oder des filteraktiven Materials (z.B. eines Filtermediums) des anderen Filterelements mit Partikeln beseitigt oder verringert. Die bereits am bzw. im Filterelement abgeschiedenen bzw. gebundenen Partikel werden zur Rohseite zurückbefördert und regenerieren die Filtrationskapazität des betreffenden Filterelements. Eine dadurch erfolgende Anreicherung von Partikeln auf der Rohseite, z.B. in einem Tankinnenraum, ist dabei unproblematisch.
Bei jedem Umschalte von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus oder von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus werden das reinigende bzw. filtrierende Filterelement und das regenerierende Filterelement gewechselt.
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Flüssigkeitsfiltersystem kontinuierlich (also im Wesentlichen unterbrechungsfrei, wenn von dem kurzen Augenblick des Umschaltvorgangs zwischen den beiden Betriebszuständen abgesehen wird) bei guter Reinigungsleistung und einem ausreichenden Durchstromvolumen betrieben werden kann. Es baut dabei vorteilhaft einfach und ist einfach betreibbar. Außerdem weist es nur einen sehr geringen Platzbedarf auf, da die Filterelemente abwechselnd regelmäßig freigespült bzw. gereinigt werden und dadurch für die beabsichtigte Standzeit klein dimensioniert werden können. Das Flüssigkeitsfiltersystem kann daher auch ein Heizelement bzw. Heizmodul aufweisen, welches leistungsstark ausgebildet ist (z.B. eine Heizleistung von ca. 70W bis 120 W aufweist oder sogar mehr als 150W, bevorzugt von mehr als 300W aufweist), ohne dass die Filterkapazität bzw. die Standzeit eingeschränkt wird.
Das Flüssigkeitsfiltersystem kann für die Reinigung von Kraftstoff oder Schmiermitteln (z.B. Diesel, Benzin, Motoröl, Hydrauliköl) geeignet sein oder dazu eingerichtet sein. Es kann alternativ auch für die Reinigung einer Wasser-Harnstoff-Lösung geeignet sein oder dazu eingerichtet sein. Es kann zur Versorgung einer Komponente mit gereinigter Flüssigkeit geeignet sein oder dazu eingerichtet sein. Die Komponente kann z.B. eine Komponente eines Kraftfahrzeugs sein. Es kann sich bei der Komponente z.B. um eine Förderpumpe für Flüssigkeiten oder um ein Dosierelement oder um Ventilelemente handeln.
Das Flüssigkeitsfiltersystem kann zum Abscheiden von Partikel geeignet sein. Er kann auch dazu eingerichtet sein, Partikel abzuscheiden bzw. aus der Flüssigkeit zu binden.
Es ist zu verstehen, dass zwischen den beiden Betriebszuständen während des Betriebs umgeschaltet werden kann, so dass der Betrieb unterbrechungsfrei erfolgen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass abwechselnd zwischen den beiden Betriebszuständen umgeschaltet wird bzw. umgeschaltet werden kann. Auf diese Weise wird die Filterleistung vorteilhaft konstant gehalten. Weiterhin vorteilhaft kann dadurch eine Leistungsaufnahme einer Pumpe (bzw. eine Dimensionierung einer Pumpe), die die Flüssigkeit durch das Leitungssystem des Flüssigkeitsfiltersystems befördert, gering gehalten werden. Denn die Pumpe muss hier nicht gegen eine über Lebensdauer des Flüssigkeitsfiltersystems immer weiter anwachsenden Druckdifferenz zwischen der Rohseite und der Reinseite anpumpen, um den gewünschten Volumenstrom durch das Filterelement bzw. die Filterelemente zu erreichen.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird der Ausdruck „aufweisend“ synonym zum Ausdruck „umfassend“ verwendet, sofern nichts anderes beschrieben ist.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die erste Rohseite der zweiten Rohseite entspricht. Diese Rohseite kann z.B. der Innenraum eines Tanks sein, in dem sich die Flüssigkeit und/oder das Flüssigkeitsfiltersystem befindet. Die gemeinsame Rohseite kann sich jedoch auch in einem Gehäuseinnenraum befinden, von dem aus beide Filterelemente mit ungereinigter Flüssigkeit beschickt werden können. Ein solcher Gehäuseinnenraum kann bereits Teil des Flüssigkeitsfiltersystems sein.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die erste Reinseite der zweiten Reinseite entspricht. Das könnte z.B. bedeuten, dass zwischen der Komponente und der gemeinsamen Reinseite kein weiteres Filterelement bzw. Filtermedium angeordnet ist bzw. wenn ein solches Filtermedium vorhanden ist, dass aus Sicht der Komponente nicht unterschieden werden kann, von welchem Filterelement die auf dieses Filtermedium auftreffende, bereits gereinigte Flüssigkeit stammt.
Es kann z.B. vorzugsweise vorgesehen sein, dass das erste Filterelement und das zweite Filterelement fluidisch parallel geschaltet sind. Dies bedeutet, dass für den Fall, dass beide Filterelemente jeweils gleichzeitig von ihrer Rohseite zu ihrer Reinseite durchströmt würden, ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen nur entweder durch das erste Filterelement oder durch das zweite Filterelement hindurchtreten kann, bevor es zur Komponente gelangt.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das erste Filterelement ein erstes Filtermedium aufweist, welches zwischen der ersten Rohseite und der ersten Reinseite angeordnet ist, wobei das zweite Filterelement ein zweites Filtermedium aufweist, welches zwischen der zweiten Rohseite und der zweiten Reinseite angeordnet ist.
Das erste Filtermedium und/oder das zweite Filtermedium können jeweils das eigentliche filteraktive Element in dem jeweiligen Filterelement darstellen.
Erstes und/oder zweites Filtermedium können z.B. dazu eingerichtet sein, Partikel mit einer Größe von mehr als 200µm, bevorzugt Partikel mit einer Größe von mehr als 100µm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von mehr als 50µm, und ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von mehr als 20µm abzufiltrieren.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium aus demselben Material gestaltet sind und dieselbe Abscheidecharakteristik aufweisen.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die aktive Filterfläche des ersten Filtermediums und die des zweiten Filtermediums im Wesentlichen gleich sind (im Auslieferungszustand).
Dadurch, dass das erste Filtermedium und/oder das zweite Filtermedium als Oberflächenfilter ausgebildet ist wird vorteilhaft bewirkt, dass eine Regenerierung des als Oberflächenfilter ausgebildeten Filtermediums bei einem Durchtritt von gereinigter Flüssigkeit von der jeweiligen Reinseite zur jeweiligen Rohseite besonders einfach, zuverlässig und schnell erfolgen kann.
Bei einem Oberflächenfilter bildet sich auf der Oberfläche ein sogenannter Filterkuchen, der mit der Zeit eine Druckdifferenz zwischen der Rohseite und der Reinseite ansteigen lässt. Im Unterschied zu einem Tiefenfilter oder Volumenfilter (z.B. ausgestaltet durch Filterpapiere oder ein Fasergemisch) werden die abgeschiedenen Partikel bei einem Oberflächenfilter zum überwiegenden Teil nicht im Inneren des Materials festgehalten.
Sind beide Filtermedien als Oberflächenfilter gestaltet, so kann durch das abwechselnde Umschalten zwischen den Betriebszuständen jeweils der Filterkuchen des vorher im Normalbetrieb betriebenen Filtermediums abgetrennt werden durch einen Freispülvorgang bzw. Regenerationsvorgang.
Der Oberflächenfilter kann z.B. eine Dicke von ca. 1mm bis 5mm aufweisen, z.B. 2mm oder 3mm. Er kann als Membran ausgebildet sein mit dieser Dicke. Er kann jedoch auch als dünne Membran mit einer Dicke von weniger als 500µm, bevorzugt weniger als 200µm und besonders bevorzugt weniger als 100µm ausgebildet sein. Eine solche Membran oder dünne Membran kann z.B. aus einem Kunststoff gebildet sein, und z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyamid (PA) umfassen oder aus PTFE gestaltet sein oder aus Polyamid gestaltet sein.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Filterelement ein Gehäuse aufweist, welches eine Eintrittsöffnung (ausgehend vom Normalbetrieb) aufweist, wobei diese Eintrittsöffnung vom Filtermedium überspannt ist. Gehäuse und Filtermedium begrenzen dann einen Filterelementinnenraum, der die Reinseite des jeweiligen Filterelements darstellt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Filterelement und das zweite Filterelement voneinander separate Elemente sind. Dadurch wird ein besonders einfacher und kostengünstiger Austausch eines möglicherweise defekten Filterelements ermöglicht, ohne das andere, nicht defekte Filterelement mit auswechseln zu müssen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Filterelement und das zweite Filterelement unlösbar miteinander verbunden sind. Sie sind somit nicht zerstörungsfrei voneinander zu trennen. Sie bilden zusammen z.B. ein Filterelementmodul. Dadurch kann vorteilhaft bewirkt werden, dass bei einem Wechsel des Filterelementmoduls jeweils alle verbrauchten Komponenten ausgewechselt werden und so die Qualität der Flüssigkeitsreinigung nach einem solchen Wechsel stets sichergestellt ist.
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass erstes und zweites Filterelement ein gemeinsames Filtergehäuse aufweisen oder zumindest einzelne Wandungen miteinander teilen. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Flüssigkeitsfiltersystem besonders kompakt und klein gebaut werden kann.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitsfiltersystem als Tankfiltersystem ausgebildet ist. Dadurch können die beim Reinigungsbetrieb vom jeweils regenerierend durchströmten Filterelement abgereinigten Partikel im Tank gesammelt werden und verteilen sich somit auf ein großes Flüssigkeitsvolumen. Dadurch wird die Partikelkonzentration in der Flüssigkeit des Tanks nur moderat erhöht.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsfiltersystem als eine modulare Einheit ausgebildet ist, die in einem Tank der Flüssigkeit montierbar ist bzw. montiert ist. Dadurch wird ein besonders einfacher Einbau und Ausbau sowie ein besonders einfacher Versand ermöglicht. Als modulare Einheit ist ein Element zu verstehen, welches in einem Stück gehandhabt werden kann. Dabei können einzelne Teilelemente der Einheit lösbar miteinander verbunden sein (also zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sein).
Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsfiltersystem ein Heizelement aufweist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsfiltersystem wenigstens eine Pumpe aufweist.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitsfiltersystem weiterhin einen Rücklauf aufweist, über den von der Komponente nicht benötigte, also z.B. überschüssige, gereinigte Flüssigkeit abgeführt wird. Das Flüssigkeitsfiltersystem kann weiterhin ein (fluidisches) Schaltelement, z.B. ein Ventil, aufweisen. Das Schaltelement, z.B. das Ventil, weist dabei einen ersten Anschluss auf, welcher mit der ersten Reinseite fluidleitend verbunden ist, einen zweiten Anschluss, welcher mit der zweiten Reinseite fluidleitend verbunden ist, einen dritten Anschluss, welcher mit der Komponente fluidleitend verbunden ist sowie einen vierten Anschluss, welcher mit dem Rücklauf fluidleitend verbunden ist. Das Schaltelement, z.B. das Ventil, verbindet im ersten Betriebszustand den ersten Anschluss mit dem dritten Anschluss fluidleitend und den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss fluidleitend. Das Schaltelement, z.B. das Ventil, verbindet im zweiten Betriebszustand den ersten Anschluss mit dem vierten Anschluss fluidleitend und den zweiten Anschluss mit dem dritten Anschluss fluidleitend.
Mit anderen Worten: die Fließrichtung durch den dritten Anschluss (aus dem Ventil heraus zur Komponente) und durch den vierten Anschluss (von dem Rücklauf kommend durch den vierten Anschluss in das Ventil hinein) ist immer gleich. Je nach Betriebsmodus bzw. Betriebszustand wechselt jedoch die Fließrichtung im ersten und im zweiten Anschluss.
Im ersten Betriebsmodus wird das erste Filterelement im Normalbetrieb (Durchströmung von der (ersten) Rohseite zur (ersten) Reinseite) betrieben und versorgt die Komponente mit gereinigter Flüssigkeit. Somit ist hier der erste Anschluss mit dem dritten Anschluss verbunden. Das zweite Filterelement wird im Regenerationsbetrieb (Durchströmung von der (zweiten) Reinseite zur (zweiten) Rohseite) betrieben, wobei die aus dem Rücklauf strömende Flüssigkeit durch die zweite Reinseite zur zweiten Rohseite fließt. Somit ist der zweite Anschluss mit dem vierten Anschluss fluidleitend verbunden.
Im zweiten Betriebsmodus wird das erste Filterelement im Regenerationsbetrieb (Durchströmung von der (ersten) Reinseite zur (ersten) Rohseite) betrieben, wobei die aus dem Rücklauf strömende Flüssigkeit durch die erste Reinseite zur ersten Rohseite fließt. Somit ist hier der erste Anschluss mit dem vierten Anschluss verbunden. Das zweite Filterelement wird im Normalbetrieb (Durchströmung von der (zweiten) Rohseite zur (zweiten) Reinseite) betrieben und versorgt die Komponente mit gereinigter Flüssigkeit. Somit ist der zweite Anschluss mit dem dritten Anschluss fluidleitend verbunden.
Das Schaltelement, hier: das Ventil, ist für die Erfindung nicht wesentlich. Das Grundkonzept der Erfindung ist auch auf andere Weise realisierbar. Das Vorsehen des Schaltelements, hier: des Ventils, ist lediglich eine mögliche Ausführungsform.
Auf diese Weise kann vorteilhaft mit einer sehr einfachen und robusten Konstruktion (Schaltelement, hier: Ventil), ein kontinuierlicher Betrieb des Flüssigkeitsfiltersystems bewirkt werden, bei dem stets eine ausreichende Filterwirkung und ein nicht zu großer Differenzdruck zwischen Rohseite und Reinseite besteht. Vorteilhaft sind in dem Flüssigkeitsfiltersystem alle Komponenten zum Wechseln der Betriebszustände auf kleinstem Raum angeordnet. Sie können als z.B. eine Einheit modular gewechselt werden, do dass sie in verschiedenen Einsatzorten eingesetzt werden können (z.B. Tanks verschiedener Hersteller), ohne dass die Ansteuerung zum Wechsel der Betriebszustände geändert werden müsste.
Es versteht sich, dass das Schaltelement, hier das Ventil, z.B. elektrisch, pneumatisch, magnetisch, mechanisch, hydraulisch oder in einer anderen Weise umgeschaltet werden kann, so dass ein Wechsel vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand stattfindet bzw. umgekehrt vom zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand. Es ist dabei denkbar, dass das Umschalten zwischen den Schaltzuständen, die die beiden Betriebszustände bewirken, z.B. automatisch ausgeführt wird, indem z.B. eine Druckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite mit einem Übertragungsmittel gekoppelt ist, welches das Umschalten auslöst. Dabei kann es sich z.B. um einen Drucksensor handeln, der die Signale elektrisch übermittelt, es kann jedoch auch eine mechanische Auslösung ausgebildet sein, die bei Übersteigen des Differenzdrucks über eine bestimmte Schwelle das Schaltelement z.B. gegen eine Federkraft in den anderen Schaltzustand umschaltet.
Es kann z.B. im Flüssigkeitsfiltersystem eine Systempumpe vorgesehen sein oder eine externe Pumpe, die fluidisch z.B. zwischen dem Ventil und der Komponente angeordnet ist. Durch die Ausgestaltung mit dem Schaltelement, hier dem Ventil, ist es vorteilhaft möglich, diese Pumpe in sehr einfacher Weise zu gestalten. Sie kann stets in derselben Förderrichtung betrieben werden, da die Strömungsumkehr in den beiden Filterelementen allein durch das Umschalten des Schaltelements, hier des Ventils, bewirkt wird.
Es versteht sich, dass der Rücklauf z.B. direkt von der Komponente ausgehen kann, indem nicht benötigte, also überschüssige, gereinigte Flüssigkeit in den Rücklauf geführt wird. Es kann jedoch z.B. auch vorgesehen sein, dass der Rücklauf an der Zuleitung zur Komponente (fluidisch gesehen also vor der Komponente) abzweigt. Das Flüssigkeitsversorgungssystem kann z.B. derart ausgebildet sein, dass an der Komponente z.B. stets ein Überschuss an gereinigter Flüssigkeit anliegt, um so auch bei plötzlich auftretenden Bedarfsspitzen stets ausreichend Flüssigkeit bereitstellen zu können.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Flüssigkeitsfiltersystem weiterhin eine erste Pumpe aufweist, die mit dem ersten Filterelement fluidleitend gekoppelt ist, sowie eine zweite Pumpe, die mit dem zweiten Filterelement fluidleitend gekoppelt ist. Die erste Reinseite, die zweite Reinseite und eine Zuleitung zur Komponente sind in einem Sternpunkt fluidisch miteinander verbunden. Die erste Pumpe und die zweite Pumpe können jeweils Flüssigkeit in einer ersten Richtung pumpen, in der die Flüssigkeit zur Komponente hin gefördert wird und in einer zweiten Richtung, in der die Flüssigkeit von der Komponente weg gefördert wird. Im ersten Betriebszustand wird die erste Pumpe in der ersten Richtung betrieben und die zweite Pumpe in der zweiten Richtung. Im zweiten Betriebszustand wird die erste Pumpe in der zweiten Richtung betrieben und die zweite Pumpe in der ersten Richtung.
Dadurch wird vorteilhaft ein mechanisch sehr einfacher Aufbau bewirkt, der mit wenigen beweglichen Teilen auskommt und eine sehr gezielte Beeinflussung des Fluidstroms ermöglicht. Die erste Pumpe und die zweite Pumpe können z.B. als Drehpumpen ausgeführt sein. Die Umkehr der Strömungsrichtung (erste Richtung bzw. zweite Richtung) kann z.B. durch eine Änderung der Drehrichtung bewirkt werden. Es ist auch möglich, dass Schaufelradelemente der Pumpe(n) sich verstellen und so bei gleicher Drehrichtung des Schaufelrades bzw. Förderrades die Strömungsrichtung umgedreht wird.
Vorteilhaft sind in dem Flüssigkeitsfiltersystem alle Komponenten zum Wechseln der Betriebszustände auf kleinstem Raum angeordnet. Sie können als z.B. eine Einheit modular gewechselt werden, do dass sie in verschiedenen Einsatzorten eingesetzt werden können (z.B. Tanks verschiedener Hersteller), ohne dass die Ansteuerung zum Wechsel der Betriebszustände geändert werden müsste.
Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise eine Regeneration von einem oder beiden Filterelementen besonders einfach auch dann durchgeführt werden, wenn das Fördermodul überhaupt keine Flüssigkeit abruft. Dann können die beiden Pumpen die Flüssigkeit im Kreis pumpen und so mit der aus dem ersten Filterelement gereinigten Flüssigkeit das zweite Filterelement regenerieren bzw. mit der gereinigten Flüssigkeit aus dem zweiten Filterelement das erste Filterelement regenerieren. Der Sternpunkt kann dazu z.B. in einem Modulgehäuse des Flüssigkeitsfiltersystems angeordnet sein.
Die Ausgestaltung mit erster und zweiter Pumpe ist für die Erfindung nicht wesentlich. Das Grundkonzept der Erfindung ist auch auf andere Weise realisierbar (siehe oben die Ausgestaltung mit dem Ventil als Schaltelement). Das Vorsehen mit zwei Pumpen ist lediglich eine mögliche Ausführungsform.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass diejenige Pumpe, die in der zweiten Richtung betrieben wird, einen geringeren Volumenstrom fördert als die andere Pumpe, die in der ersten Richtung betrieben wird. Dadurch wird vorteilhaft eine ausreichende Versorgung der Komponente mit gereinigter Flüssigkeit ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft wird so der Energiebedarf für die beiden Pumpen verringert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems vorgeschlagen.
Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

-- Bereitstellen eines Flüssigkeitsfiltersystems wie oben beschrieben;
-- Abwechselndes Betreiben des Flüssigkeitsfiltersystems im ersten Betriebszustand und im zweiten Betriebszustand.

Dadurch wird vorteilhaft ein kontinuierlicher Betrieb des Flüssigkeitsfiltersystems ermöglicht und gleichzeitig wird dadurch sichergestellt, dass stets ein Filterelement regeneriert wird, während das andere Filterelement die Reinigung der Flüssigkeit übernimmt. Dadurch wird vorteilhaft eine sehr lange Standzeit der Filterelemente erreicht und ein im Wesentlichen unterbrechungsfreier Betrieb gewährleistet (es ist immer einer der beiden Betriebszustände eingestellt).
Die Dauer zum Umschalten zwischen den beiden Betriebszuständen kann z.B. weniger als 10s betragen, bevorzugt weniger als 5s, weiter bevorzugt weniger als 3s, besonders bevorzugt weniger als 1s und ganz besonders bevorzugt weniger als 500ms.
Dadurch, dass das Wechseln zwischen den beiden Betriebszuständen in Abhängigkeit einer Betriebsdauer des Flüssigkeitsfiltersystems erfolgt wird eine besonders einfache, kostengünstige und robuste Ausgestaltung des Flüssigkeitsfiltersystems bewirkt. Beispielsweise kann nach einer Zeitdauer von z.B. 5 Minuten oder 10 Minuten oder 15 Minuten zwischen den beiden Betriebszuständen umgeschaltet werden. Es versteht sich, dass die Dauer je nach Dimensionierung der Filterkapazitäten der Filterelemente und/oder nach dem angeforderten Durchströmungsvolumen (Durchflussrate) eingestellt werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Dauer in Abhängigkeit von den aktuellen Einsatzbedingungen verkürzt oder verlängert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zeitdauer bis zu einem Wechsel des Betriebszustandes wenigstens um einen Faktor 10, bevorzugt wenigstens um einen Faktor 100, besonders bevorzugt wenigstens um einen Faktor 1000 und ganz besonders bevorzugt um wenigstens einen Faktor 5000 länger ist als die Zeitspanne, die benötigt wird, um vollständig vom einen Betriebszustand in den anderen Betriebszustand umzuschalten. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein weitestgehend unterbrechungsfreier Betrieb gewährleistet, die Geräuschbelastung wird minimiert und eine Abnutzung der zu schaltenden Komponenten wird vorteilhaft verringert.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Wechseln zwischen den beiden Betriebszuständen in Abhängigkeit (wenigstens) eines erfassten Parameters im Flüssigkeitsfiltersystems erfolgt. Dadurch kann das Wechseln des Betriebszustands an die Einsatzbedingungen und an den tatsächlichen Bedarf einer Regeneration eines Filterelements bzw. seines Filtermediums angepasst werden.
Es versteht sich, dass auch mehrere Parameter in die Entscheidung einfließen können, wann ein Umschalten zwischen den Betriebszuständen erfolgt (z.B. Druckdifferenz und Höchstdauer des Betriebs in einem Betriebszustand bzw. Mindestdauer in einem Betriebszustand).
Beispielsweise kann das Umschalten bzw. Wechseln der Betriebszustände in Abhängigkeit eines Druckabfalls in demjenigen Flüssigkeitsfilter erfolgen, der von seiner Rohseite zu seiner Reinseite durchströmt wird. Übersteigt die Druckdifferenz einen definierten Schwellenwert, so wird in den anderen Betriebszustand umgeschaltet bzw. gewechselt. Das vorher filternde Filterelement wird nun regeneriert.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen

1: eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems mit einem Flüssigkeitsfiltersystem aus dem Stand der Technik;
2a: eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems mit einem Flüssigkeitsfiltersystem;
2b: eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems mit einem weiteren Flüssigkeitsfiltersystem;
3a: einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Filterelement und ein zweites Filterelement mit einem gemeinsamen Gehäuse als Teil eines Flüssigkeitsfiltersystems in einem zweiten Betriebszustand;
3b: einen vergrößerten Ausschnitt aus dem ersten Flüssigkeitsfilter 10 aus 3a;
4: ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems 90 mit einem Flüssigkeitsfiltersystem 1 aus dem Stand der Technik. Es ist in einem Innenraum 4 eines Tanks 3 an dessen bezüglich der Schwerkraftrichtung g unteren Ende (in normaler Einbaulage) angeordnet. Der Tank 3 weist an seinem oberen Ende eine Einfüllöffnung 5 auf. Das Flüssigkeitsversorgungssystem 1 ist dazu eingerichtet, eine Komponente 80 mit gereinigter Flüssigkeit zu versorgen. Die Komponente 80 ist mittels einer Zuleitung 81 fluidisch mit dem Flüssigkeitsfiltersystem 1 verbunden. Überschüssige gereinigte Flüssigkeit, die von der Komponente nicht verbraucht wird, kann über einen Rücklauf 40 zurück in den Tank 3 geleitet werden.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist ein erstes Filterelement 10 auf, welches eine erste Rohseite 11 und eine erste Reinseite 12 aufweist. Die Flüssigkeit, die auf der ersten Rohseite 11 vorliegt entspricht hierbei der Flüssigkeit im Innenraum 4 des Tanks 3. Es kann somit die erste Rohseite 11 mit dem Innenraum 4 gleich gesetzt werden (bezüglich des Reinheitsgrades der Flüssigkeit).
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist weiterhin eine Systempumpe 6 auf, die zwischen dem ersten Filterelement 10 und der Komponente 80 angeordnet ist und stets in derselben Förderrichtung betrieben wird.
Erstes Filterelement 10 und Systempumpe 6 sind gemeinsam in einem Modulgehäuse 7 angeordnet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass erstes Filterelement 10 und Systempumpe 6 in verschiedenen, voneinander getrennten Kammern des Modulgehäuses 7 angeordnet sind.
Wenn mit der Zeit die Filterkapazität des ersten Filterelements 10 erschöpft ist muss das erste Filterelement 10 ausgewechselt werden.
2a zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems 90 mit einem Flüssigkeitsfiltersystem 1 zur Versorgung einer Komponente 80 mit gereinigter Flüssigkeit, welches hier - lediglich beispielhaft - als Tankfiltersystem 2 ausgebildet ist. Es ist hier beispielhaft als eine modulare Einheit ausgebildet, die in einem Tank 3 der Flüssigkeit montierbar ist.
Bei der Flüssigkeit kann es sich z.B. um Kraftstoff (z.B. Diesel oder Benzin) oder um eine Wasser-Harnstoff-Lösung (z.B. für ein DENOX- bzw. SCR-System („selective catalytic reduction“) für die Abgasreinigung) handeln. Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist ein erstes Filterelement 10 auf, welches eine erste Rohseite 11 und eine erste Reinseite 12 aufweist. Es weist weiterhin ein zweites Filterelement 20 auf, welches eine zweite Rohseite 21 und eine zweite Reinseite 22 aufweist. Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 ist eingerichtet, umschaltbar in einem ersten Betriebszustand S1 oder in einem zweiten Betriebszustand S2 betrieben zu werden. Dabei durchströmt im ersten Betriebszustand S1 (siehe die durchgezogenen Pfeile) die Flüssigkeit das erste Filterelement 10 von der ersten Rohseite 11 zur ersten Reinseite 12 und das zweite Filterelement 20 von der zweiten Reinseite 22 zur zweiten Rohseite 21. Im zweiten Betriebszustand S2 (siehe gestrichelte Pfeile) durchströmt die Flüssigkeit das erste Filterelement 10 von der ersten Reinseite 12 zur ersten Rohseite 11 und das zweite Filterelement 20 von der zweiten Rohseite 21 zur zweiten Reinseite 22.
Auf diese Weise wird stets eines der Filterelemente 10, 20 in einer Normalbetriebsrichtung (von der Rohseite zur Reinseite) betrieben und filtert damit die Flüssigkeit, die im Innenraum 4 des Tanks 3 vorliegt. Das andere Filterelement 20, 10 wird gleichzeitig in einer Regenerationsbetriebsrichtung (von der Reinseite zur Rohseite) betrieben. Damit werden die am und/oder im Filterelement festgehaltenen Partikel aus dem Filterelement 10, 20 ausgeschwemmt bzw. ausgespült. Das Filterelement 10, 20 regeneriert dabei seine Filterkapazität.
Erster Betriebszustand S1 und zweiter Betriebszustand S2 können z.B. abwechselnd betrieben werden während des Betriebs des Flüssigkeitsfiltersystems 1. Dies ist hier lediglich beispielhaft durch die Uhr an der Seite angedeutet. So wird das Flüssigkeitsfiltersystem 1 z.B. während der ersten 15 Minuten im ersten Betriebszustand S1 betrieben, in den nächsten 15 Minuten im zweiten Betriebszustand S2, dann wieder 15 Minuten im ersten Betriebszustand S1, usw.
Der Wechsel der Betriebszustände S1, S2 kann alternativ oder zusätzlich von einem zu erfassenden Parameter abhängen. So kann z.B. eine erste Druckdifferenz P1 zwischen der ersten Rohseite 11 und der ersten Reinseite 12 erfasst werden (z.B. mittels eines ersten Drucksensors bzw. Differenzdrucksensors). Alternativ oder zusätzlich kann eine zweite Druckdifferenz zwischen der zweiten Rohseite 21 und der zweiten Reinseite 22 erfasst werden (z.B. mittels eines zweiten Drucksensors bzw. Differenzdrucksensors). Übersteigt die Druckdifferenz P1, P2 desjenigen Filterelements 10, 20, welches bezüglich der Strömungsrichtung von der Rohseite 11, 21 zur Reinseite 12, 22 durchströmt wird einen definierten Schwellenwert P (dieser kann für jedes der beiden Filterelemente 10, 20 gleich sein oder aber unterschiedlich), so wird der Betriebszustand gewechselt. Es ist auch denkbar, die Leistungsaufnahme der Systempumpe 6 zu erfassen. Übersteigt sie einen definierten Schwellenwert (der ggf. von der angeforderten Durchflussrate abhängt), so ist dies ein Zeichen dafür, dass das gerade in Normalbetriebsrichtung betriebene Filterelement 10, 20 mit Partikeln zugesetzt ist. Dann wird der Betriebszustand gewechselt.
Das erste Filterelement 10 weist ein erstes Filtermedium 13 auf, welches zwischen der ersten Rohseite 11 und der ersten Reinseite 12 angeordnet ist. Das zweite Filterelement 20 weist ein zweites Filtermedium 23 auf, welches zwischen der zweiten Rohseite 21 und der zweiten Reinseite 22 angeordnet ist. Die Filtermedien 13, 23 stellen hier die eigentlichen, filteraktiven Elemente dar. Die Filterelemente 10, 20 können z.B. noch Gehäuse, Innenräume, Stützelemente, Endkappen, Anschlüsse (Zulauf, Ablauf), wenigstens ein Heizelement, etc. aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Filtermedium 13 und/oder das zweite Filtermedium 23 als Oberflächenfilter ausgebildet sind. Sie können z.B. eine Dicke D (siehe 3b) von ca. 1mm bis 7mm aufweisen, z.B. 2mm oder 3mm oder 6mm. Sie können dabei auch als Membran 14, 24 gestaltet sein. Sie können auch als dünne Membran 14, 24 mit einer Dicke von weniger als 500µm, bevorzugt weniger als 200µm ausgebildet sein. Die Membran kann z.B. Kunststoff aufweisen bzw. aus Kunststoff bestehen (z.B. PTFE oder PA). Auch andere Materialien (Keramik, Metall, etc.) sind denkbar.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 voneinander separate Elemente sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 unlösbar miteinander verbunden sind und insbesondere ein gemeinsames Filtergehäuse 31 aufweisen (siehe 3a).
In der in 2a dargestellten Ausführungsform weist das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weiterhin einen Rücklauf 40 auf, über den von der Komponente 80 nicht benötigte, also überschüssige, gereinigte Flüssigkeit abgeführt wird. Der Rücklauf 40 geht hier aus von der Komponente 80, er führt jedoch hier - im Unterschied zu 1 - in das Flüssigkeitsfiltersystem 1 hinein. Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist weiterhin ein Schaltelement, z.B. ein fluidisches Schaltelement, auf. Dieses ist hier - lediglich beispielhaft - als Ventil 50 ausgebildet. Das Schaltelement bzw. hier das Ventil 50 weist einen ersten Anschluss 51 auf, welcher mit der ersten Reinseite 12 fluidleitend verbunden ist, einen zweiten Anschluss 52, welcher mit der zweiten Reinseite 22 fluidleitend verbunden ist, einen dritten Anschluss 53, welcher mit der Komponente 80 fluidleitend verbunden ist und einen vierten Anschluss 54, welcher mit dem Rücklauf 40 fluidleitend verbunden ist. Das Ventil 50 verbindet im ersten Betriebszustand S1 den ersten Anschluss 51 mit dem dritten Anschluss 53 fluidleitend und den zweiten Anschluss 52 mit dem vierten Anschluss 52 fluidleitend. Das Ventil 50 verbindet im zweiten Betriebszustand S2 den ersten Anschluss 51 mit dem vierten Anschluss 54 fluidleitend und den zweiten Anschluss 52 mit dem dritten Anschluss 53 fluidleitend.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 ist hier als modulare Einheit ausgebildet und in einem Modulgehäuse 7 angeordnet. Dadurch baut es sehr kompakt und kann in beliebige Tanks verbaut werden, ohne dass dort eine eigene, separate Konstruktion zur Umschaltung der Betriebszustände S2, S2 vorgesehen werden müsste. Alle Komponenten, die zur Umschaltung der Betriebszustände S1, S2 notwendig sind, sind in dem Flüssigkeitsfiltersystem 1 bzw. in dem Modulgehäuse 7 angeordnet (hier z.B. die beiden Flüssigkeitsfilter 10, 20, das Schaltelement bzw. das Ventil 50 und der Anschluss an den Rücklauf). Die Systempumpe 6 kann theoretisch auch an der Komponente 80 angeordnet sein.
2b zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems 90 mit einem weiteren Flüssigkeitsfiltersystem 1. Im Unterschied zur Ausführungsform aus 2a ist hier kein Schaltelement bzw. kein Ventil 50 vorhanden. Auch mündet der Rücklauf 40 hier - wie in 1 - im Tank 3.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist ein erstes Filterelement 10 auf, welches eine erste Rohseite 11 und eine erste Reinseite 12 aufweist. Es weist weiterhin ein zweites Filterelement 20 auf, welches eine zweite Rohseite 21 und eine zweite Reinseite 22 aufweist. Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 ist eingerichtet, umschaltbar in einem ersten Betriebszustand S1 oder in einem zweiten Betriebszustand S2 betrieben zu werden. Dabei durchströmt im ersten Betriebszustand S1 (siehe die durchgezogenen Pfeile) die Flüssigkeit das erste Filterelement 10 von der ersten Rohseite 11 zur ersten Reinseite 12 und das zweite Filterelement 20 von der zweiten Reinseite 22 zur zweiten Rohseite 21. Im zweiten Betriebszustand S2 (siehe gestrichelte Pfeile) durchströmt die Flüssigkeit das erste Filterelement 10 von der ersten Reinseite 12 zur ersten Rohseite 11 und das zweite Filterelement 20 von der zweiten Rohseite 21 zur zweiten Reinseite 22.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 weist weiterhin eine erste Pumpe 15 auf, die mit dem ersten Filterelement 10 fluidleitend gekoppelt ist. Es weist weiterhin eine zweite Pumpe 25 auf, die mit dem zweiten Filterelement 20 fluidleitend gekoppelt ist. Die erste Reinseite 12, die zweite Reinseite 22 und eine Zuleitung 81 zur Komponente 80 sind in einem Sternpunkt 82 fluidisch miteinander verbunden. Die erste Pumpe 15 und die zweite Pumpe 25 können jeweils Flüssigkeit in einer ersten Richtung R1 pumpen, die die Flüssigkeit zur Komponente 80 hin fördert (Normalbetriebsrichtung) und in einer zweiten Richtung R2 (Regenerationsbetriebsrichtung), die Flüssigkeit von der Komponente 80 weg fördert. Im ersten Betriebszustand S1 wird die erste Pumpe 10 in der ersten Richtung R1 betrieben und die zweite Pumpe 20 in der zweiten Richtung R2. Im zweiten Betriebszustand S2 wird die erste Pumpe 10 in der zweiten Richtung R2 betrieben und die zweite Pumpe 20 in der ersten Richtung R1.
Es kann vorgesehen sein, dass diejenige Pumpe 15, 25, die in der zweiten Richtung R2 betrieben wird, einen geringeren Volumenstrom fördert als die andere Pumpe 25, 15, die in der ersten Richtung R1 betrieben wird.
Der Wechsel zwischen den beiden Betriebszuständen S1, S2 kann wie in der Ausführungsform gemäß 2a z.B. zeitabhängig geschehen (z.B. alle 5 Minuten, alle 10 Minuten oder alle 15 Minuten). Er kann alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit von einem zu erfassenden Parameter des Flüssigkeitsfiltersystems 1 geschehen, z.B. in Abhängigkeit einer Druckdifferenz P1, P2, in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme einer der Pumpen 15, 25 (bevorzugt derjenigen Pumpe, die gerade in der ersten Richtung R1 betrieben wird), in Abhängigkeit von der Volumenanforderung der Komponente 80, etc.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 ist hier als modulare Einheit ausgebildet und in einem Modulgehäuse 7 angeordnet. Dadurch baut es sehr kompakt und kann in beliebige Tanks verbaut werden, ohne dass dort eine eigene, separate Konstruktion zur Umschaltung der Betriebszustände S2, S2 vorgesehen werden müsste. Alle Komponenten, die zur Umschaltung der Betriebszustände S1, S2 notwendig sind, sind in dem Flüssigkeitsfiltersystem 1 bzw. in dem Modulgehäuse 7 angeordnet (hier z.B. die beiden Flüssigkeitsfilter 10, 20, die beiden Pumpen 15, 25 und der Sternpunkt).
3a zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Filterelement 10 und ein zweites Filterelement 20 mit einem gemeinsamen Gehäuse 31 als Teil eines Flüssigkeitsfiltersystems 1 in dem zweiten Betriebszustand S2.
Das erste Filtermedium 13 und das zweite Filtermedium 23 sind hier beispielhaft als Oberflächenfilter ausgebildet sind. Sie können z.B. als Membran 14, 24 mit einer Dicke D (siehe 3b) zwischen 1mm und 7mm ausgebildet sein, z.B. 2mm oder dünne Membran 14, 24 mit einer Dicke D von weniger als 500µm, bevorzugt weniger als 200µm ausgebildet sein. Die Membran kann z.B. Kunststoff aufweisen bzw. aus Kunststoff bestehen. Auch andere Materialien (Keramik, Metall, etc.) sind denkbar.
Das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 sind hier unlösbar miteinander verbunden. Sie sind hier beispielhaft in einem Filterelementmodul 30 ausgebildet bzw. angeordnet. Sie weisen ein gemeinsames Filtergehäuse 31 auf.
Das gemeinsame Gehäuse 31 weist einen ersten Innenraum 16 auf, der von dem Innenraum 4 des Tanks 3 durch das erste Filtermedium 13 getrennt ist. Der erste Innenraum 16 ist somit auf der ersten Reinseite 12 des ersten Filterelements 10 angeordnet bzw. bildet diese aus. Das gemeinsame Gehäuse 31 weist einen vorm ersten Innenraum 16 fluidisch getrennten zweiten Innenraum 26 auf, der von dem Innenraum 4 des Tanks 3 durch das zweite Filtermedium 23 getrennt ist. Der zweite Innenraum 26 ist somit auf der zweiten Reinseite 22 des zweiten Filterelements 20 angeordnet bzw. bildet diese aus. Vom ersten Innenraum 16 aus kann die Flüssigkeit durch eine erste Durchgangsöffnung 17 im gemeinsamen Gehäuse 31 zu der Komponente 80 fließen. Vom zweiten Innenraum 26 kann die Flüssigkeit durch eine zweite Durchgangsöffnung 27 im gemeinsamen Gehäuse 31 zu der Komponente 80 fließen. Erstes Filterelement 10 und zweites Filterelement 20 sind somit fluidisch parallel geschaltet.
In 3a ist der zweite Betriebszustand S2 dargestellt. Hier fließt somit die Flüssigkeit von der ersten Reinseite 12 durch das erste Filtermedium 13 zur ersten Rohseite 11. Die Flüssigkeit fließt außerdem von der zweiten Rohseite 21 durch das zweite Filtermedium 23 zur zweiten Reinseite 22. Erste Rohseite 11 und zweite Rohseite 21 sind hier gleichermaßen durch den Innenraum 4 des Tanks 3 gegeben. Spätestens in der Komponente 80 sind hier auch die erste Reinseite 12 und die zweite Reinseite 22 zusammengeführt (wenn auch manchmal nicht gleichzeitig anliegend, z.B. in der Ausgestaltung mit dem Schaltelement gemäß 2a).
3b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem ersten Flüssigkeitsfilter 10 aus 3a. Das erste Filtermedium 13 ist hier als Oberflächenfilter in Ausgestaltung einer Membran 14 ausgebildet, die entlang der Durchströmrichtung betrachtet eine Dicke D von z.B. 1,5mm oder 2mm aufweist oder als dünne Membran 14, die eine Dicke D von 200µm oder 100µm aufweist. Es versteht sich, dass das hier nicht dargestellte zweite Filtermedium 23 analog ausgebildet sein kann.
Auf der dem Innenraum 4 des Tanks 3 zugewandten Seite des ersten Filtermediums 13 (also auf der ersten Rohseite 11) hat sich ein sogenannter Filterkuchen 61 gebildet, der aus einer Ansammlung von an der Oberfläche angesammelten Partikeln 60 besteht. Dieser Filterkuchen 61 kann dazu führen, dass das erste Filterelement 10 in Normalrichtung (also bei Durchströmung von der ersten Rohseite 11 zur ersten Reinseite 12) von der Flüssigkeit nicht mehr oder nur noch mit geringem Volumenstrom durchströmt werden kann. Um das erste Filterelement 10 bzw. das erste Filtermedium 13 zu regenerieren ist hier der zweite Betriebszustand S2 ausgewählt. Somit strömt die Flüssigkeit von der ersten Reinseite 12 zur ersten Rohseite 11. Sie löst dabei die Partikel 60 von der der ersten Rohseite 11 zugewandten Oberfläche des ersten Filtermediums 13, hier also der Membran 14. Dadurch wird der Filterkuchen 61 aufgelöst und das erste Filtermedium 13 weist danach wieder eine höhere Filterkapazität auf und gleichzeitig einen höheren möglichen Volumenstrom.
Das Flüssigkeitsfiltersystem 1 kann z.B. für Kraftstoffe wie Diesel, Benzin, Hydrauliköl, Motoröl oder für wässrige Harnstofflösungen geeignet sein bzw. dazu eingerichtet sein, derartige Flüssigkeiten zu filtrieren.
4 zeigt ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems 1.
Das Verfahren weist beispielhaft folgende Schritte auf:

■ Bereitstellen 100 eines Flüssigkeitsfiltersystems 1 wie oben beschrieben;
■ Einstellen 110 eines Betriebszustandes (hier wird beispielhaft der erste Betriebszustand S1 eingestellt);
■ Erfassen 120 eines Parameters des Flüssigkeitsfiltersystems 1 - hier wird z.B. ein erster Differenzdruck P1 erfasst, z.B. mittels eines Drucksensors, und zwar zwischen der ersten Rohseite 11 und der ersten Reinseite 12 des ersten Filterelements 10, welches im ersten Betriebszustand S1 in Normalbetriebsrichtung durchströmt wird (von der Rohseite zur Reinseite);
■ Vergleichen 130 des erfassten Parameters mit einem Vergleichswert - hier wird der erste Differenzdruck P1 mit einem Schwellenwert P für den (Differenz)Druck verglichen;
■ Entscheiden 140 ob der Betriebszustand gewechselt wird in Abhängigkeit von dem Vergleich - wenn z.B. der erfasste erste Differenzdruck P1 unter dem Schwellenwert P liegt, dann wird hier das Verfahren wieder bei Schritt 110 fortgesetzt, d.h.: der erste Betriebszustand S1 bleibt erhalten; liegt der erste Differenzdruck P1 jedoch über dem Schwellenwert P, so wird der Betriebszustand gewechselt, hier also der zweite Betriebszustand S2 eingestellt; das Verfahren wird dann mit Schritt 150 fortgesetzt;

Falls der Betriebszustand gewechselt wird folgen die Schritte:

■ Wechseln 150 zum anderen Betriebszustand (hier wird beispielhaft zum zweiten Betriebszustand S2 gewechselt) bzw. Einstellen des anderen Betriebszustandes;
■ Erfassen 160 eines (weiteren) Parameters des Flüssigkeitsfiltersystems 1 - hier wird z.B. ein zweiter Differenzdruck P2 erfasst, z.B. mittels eines Drucksensors, und zwar zwischen der zweiten Rohseite 21 und der zweiten Reinseite 22 des zweiten Filterelements 20, welches im zweiten Betriebszustand S2 in Normalbetriebsrichtung durchströmt wird (von der Rohseite zur Reinseite);
■ Vergleichen 170 des erfassten (weiteren) Parameters mit einem (weiteren) Vergleichswert - hier wird der zweite Differenzdruck P2 mit einem (weiteren) Schwellenwert P für den Druck verglichen; in diesem Beispiel ist der Schwellenwert für beide Filterelemente 10, 20 gleich, es können jedoch auch unterschiedliche Schwellenwerte vorgesehen sein;
■ Entscheiden 180 ob der Betriebszustand gewechselt wird in Abhängigkeit von dem Vergleich - wenn z.B. der erfasste Differenzdruck P2 unter dem Schwellenwert P liegt, dann wird hier das Verfahren wieder bei Schritt 150 fortgesetzt, d.h.: der zweite Betriebszustand S2 bleibt erhalten; liegt der zweite Differenzdruck P2 jedoch über dem Schwellenwert P, so wird der Betriebszustand gewechselt, hier also der erste Betriebszustand S1 eingestellt; das Verfahren wird dann mit Schritt 110 fortgesetzt.

Die Schritte 110 bis 180 können in dem folgenden übergeordneten Schritt zusammengefasst sein:

■ Abwechselndes Betreiben 200 des Flüssigkeitsfiltersystems 1 im ersten Betriebszustand S1 und im zweiten Betriebszustand S2.

Es versteht sich, dass auch andere Parameter als der Differenzdruck verwendet werden können, z.B. eine Leistungsaufnahme der Systempumpe 6 bzw. von erster Pumpe 15 und zweiter Pumpe 25 oder Durchstromanforderungen bzw. Flussraten, die von der Komponente 80 angefordert werden. Weiterhin kann der Wechsel zwischen den beiden Betriebszuständen S1, S2 alternativ oder zusätzlich z.B. auch in Abhängigkeit einer Zeitdauer bzw. Betriebsdauer erfolgen, z.B. kann alle 5 Minuten, alle 10 Minuten oder alle 15 Minuten der Betriebszustand gewechselt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017212901 A1 [0005]

Claims

Flüssigkeitsfilterfiltersystem, insbesondere für die Reinigung von Kraftstoff oder einer Wasser-Harnstoff-Lösung, zur Versorgung einer Komponente (80) mit gereinigter Flüssigkeit, das Flüssigkeitsfiltersystem (1) aufweisend: -- ein erstes Filterelement (10), welches eine erste Rohseite (11) und eine erste Reinseite (12) aufweist, -- ein zweites Filterelement (20), welches eine zweite Rohseite (21) und eine zweite Reinseite (22) aufweist, wobei das Flüssigkeitsfiltersystem (1) eingerichtet ist, insbesondere abwechselnd, umschaltbar in einem ersten Betriebszustand (S1) oder in einem zweiten Betriebszustand (S2) betrieben zu werden, wobei im ersten Betriebszustand (S1) die Flüssigkeit -- das erste Filterelement (10) von der ersten Rohseite (11) zur ersten Reinseite (12) durchströmt und -- das zweite Filterelement (20) von der zweiten Reinseite (22) zur zweiten Rohseite (21) durchströmt, wobei im zweiten Betriebszustand (S2) die Flüssigkeit -- das erste Filterelement (10) von der ersten Reinseite (12) zur ersten Rohseite (11) durchströmt und -- das zweite Filterelement (20) von der zweiten Rohseite (21) zur zweiten Reinseite (22) durchströmt.
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste Filterelement (10) ein erstes Filtermedium (13) aufweist, welches zwischen der ersten Rohseite (11) und der ersten Reinseite (12) angeordnet ist, wobei das zweite Filterelement (20) ein zweites Filtermedium (23) aufweist, welches zwischen der zweiten Rohseite (21) und der zweiten Reinseite (22) angeordnet ist.
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste Filtermedium (13) und/oder das zweite Filtermedium (23) als Oberflächenfilter ausgebildet sind, insbesondere als Membran (14, 24) mit einer Dicke (D) im Bereich zwischen 1mm und 5mm oder als dünne Membran (14, 24) mit einer Dicke (D) von weniger als 500µm.
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Filterelement (10) und das zweite Filterelement (20) voneinander separate Elemente sind, oder wobei das erste Filterelement (10) und das zweite Filterelement (20) unlösbar miteinander verbunden sind und insbesondere ein gemeinsames Filtergehäuse (30) aufweisen.
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flüssigkeitsfiltersystem (1) als Tankfiltersystem (2) ausgebildet ist, insbesondere als eine modulare Einheit, die in einem Tank (3) der Flüssigkeit montierbar ist.
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flüssigkeitsfiltersystem weiterhin aufweist: -- einen Rücklauf (40), über den von der Komponente (80) nicht benötigte gereinigte Flüssigkeit abgeführt wird; -- ein Ventil (50); wobei das Ventil (50) -- einen ersten Anschluss (51) aufweist, welcher mit der ersten Reinseite (12) fluidleitend verbunden ist; -- einen zweiten Anschluss (52) aufweist, welcher mit der zweiten Reinseite (22) fluidleitend verbunden ist; -- einen dritten Anschluss (53) aufweist, welcher mit der Komponente (80) fluidleitend verbunden ist; -- einen vierten Anschluss (54) aufweist, welcher mit dem Rücklauf (40) fluidleitend verbunden ist; wobei das Ventil (50) im ersten Betriebszustand (S1) den ersten Anschluss (51) mit dem dritten Anschluss (53) fluidleitend verbindet und den zweiten Anschluss (52) mit dem vierten Anschluss (52), wobei das Ventil (50) im zweiten Betriebszustand (S2) den ersten Anschluss (51) mit dem vierten Anschluss (54) fluidleitend verbindet und den zweiten Anschluss (52) mit dem dritten Anschluss (53).
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach einem Ansprüche 1 bis 5, wobei das Flüssigkeitsfiltersystem (1) weiterhin aufweist: -- eine erste Pumpe (15), die mit dem ersten Filterelement (10) fluidleitend gekoppelt ist; -- eine zweite Pumpe (25), die mit dem zweiten Filterelement (20) fluidleitend gekoppelt ist; wobei die erste Reinseite (12), die zweite Reinseite (22) und eine Zuleitung (81) zur Komponente (80) in einem Sternpunkt (82) fluidisch miteinander verbunden sind, wobei die erste Pumpe (15) und die zweite Pumpe (25) jeweils Flüssigkeit in einer ersten Richtung (R1) pumpen können, in der die Flüssigkeit zur Komponente (80) hin gefördert wird und in einer zweiten Richtung (R2), in der die Flüssigkeit von der Komponente (80) weg gefördert wird, wobei im ersten Betriebszustand (S1) die erste Pumpe (10) in der ersten Richtung (R1) betrieben wird und die zweite Pumpe (20) in der zweiten Richtung (R2), wobei im zweiten Betriebszustand (S2) die erste Pumpe (10) in der zweiten Richtung (R2) betrieben wird und die zweite Pumpe (20) in der ersten Richtung (R1).
Flüssigkeitsfilterfiltersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei diejenige Pumpe (15, 25), die in der zweiten Richtung (R2) betrieben wird, einen geringeren Volumenstrom fördert als die andere Pumpe (25, 15), die in der ersten Richtung (R1) betrieben wird.
Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsfiltersystems, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist, -- Bereitstellen (100) eines Flüssigkeitsfiltersystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; -- Abwechselndes Betreiben (200) des Flüssigkeitsfiltersystems (1) im ersten Betriebszustand (S1) und im zweiten Betriebszustand (S2).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Wechseln zwischen den beiden Betriebszuständen (S1, S2) in Abhängigkeit einer Betriebsdauer des Flüssigkeitsfiltersystems (1) erfolgt und/oder wobei das Wechseln zwischen den beiden Betriebszuständen (S1, S2) in Abhängigkeit eines erfassten Parameters im Flüssigkeitsfiltersystems (1) erfolgt, insbesondere in Abhängigkeit eines Druckabfalls in demjenigen Flüssigkeitsfilter (10, 20), der von seiner Rohseite (11, 21) zu seiner Reinseite (12, 22) durchströmt wird.