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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegenden Offenbarung bezieht sich generell auf Nadelvlies-Filtermedien
und in dem Tank befindliche Kraftstofffilter, die geeignet sind
zur Filterung alternativer Kraftstoffe, wie z. B. flexible Mischkraftstoffe (Flex
Fuel), Methanol, Ethanol, Alkohol etc.
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Hintergrund
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt zum Hintergrund geben lediglich Hintergrundinformationen
in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und sollen keinen Stand
der Technik festlegen.
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Kraftstofffilter
werden in Kraftstoffsystemen von Fahrzeugen verwendet, um unerwünschte
Verunreinigungen aus dem Kraftstoff zu filtern, der für
den Betrieb des Motors des Fahrzeuges erforderlich ist. In vielen Kraftstofffiltern
wird ein Gewebe benutzt, um zu verhindern, dass ungefilterter Kraftstoff
in den Motor fließt, wobei es hilft, unerwünschte
(und möglicherweise schädliche) Partikel daran
zu hindern in den Motor zu fließen. Diese Kraftstofffilter
mit Gewebe funktionieren im allgemeinen gut bei herkömmlichen
Benzinmotoren.
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Aber
in letzter Zeit wurden Kraftfahrzeuge für den Betrieb mit
alternativen Kraftstoffen entwickelt, wie z. B. Methanol, Ethanol,
Alkohol, Mischkraftstoffe neben anderen möglichen alternativen
Kraftstoffen, welche aus anderen Rohstoffen als Erdöl etc.
gewonnen werden. Alternative Kraftstoffe sind oftmals nicht verträglich mit
den Materialien der Gewebe, die in konventionellen Kraftstofffiltern
verwendet werden. Zum Beispiel können alternative Kraftstoffe
beträchtlich verschmutzt sein mit einer Vielzahl an Partikeln
und/oder ziemlich großen Partikeln verglichen mit Benzin.
Derartig verschmutzte alternative Kraftstoffe würden deshalb
eine erhebliche Filterung erfordern, welche dazu führen
kann, dass die Filtergewebe aufquellen und der Motor an Kraftstoffmangel
leidet, wenn die Filter nicht häufig gewechselt werden.
Aber ein häufiger Wechsel der Kraftstofffilter kann mühsam
sein und führt zu erhöhten Kosten in Verbindung
mit dem Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit alternativen Kraftstoffen.
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Zusammenfassung
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Gemäß verschiedenen
Aspekten der vorliegenden Offenbarung, werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen
von Filtermedien und in dem Tank befindlichen Kraftstofffiltern,
welche Nadelvlies-Materialien beinhalten, vorgesehen. In einer speziellen
beispielhaften Ausführungsform beinhaltet ein in dem Tank befindlicher
Kraftstofffilter generell einen Filterkörper. Der Filterkörper
weist einen Innenraum sowie eine erste und zweite Halbschale aus
einem Filtermedium auf. Die erste und die zweite Halbschale aus
dem Filtermedium weisen Nadelvlies-Filtermaterial auf. Der Filterkörper
hat eine Öffnung, um eine Fluidverbindung mit dem Inneren
des Filterkörpers zu ermöglichen.
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In
einer anderen beispielhaften Ausführungsform werden Filtermedien
für in dem Tank befindliche Kraftstofffilteranordnungen
zur Filterung alternativer Kraftstoffe vorgesehen. Das Filtermedium
beinhaltet generell mindestens ein Nadelvlies-Material.
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Andere
Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren
zur Filterung von Fluiden. Bei einer speziellen beispielhaften Ausführungsform
beinhaltet ein Verfahren generell die Anbringung eines Filters relativ
zu einem Fluidstrom, sodass das Nadelvlies-Filtermedium des Filters
in Fluidverbindung mit dem Fluidstrom ist, um das Fluid aufzunehmen
und dann Partikel aus dem Fluid zu filtern.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der
detaillierten Beschreibung offensichtlich, die im Folgenden bereitgestellt
wird. Zusätzlich kann jeder einzelne oder mehrere Aspekt der
vorliegenden Offenbarung einzeln oder in beliebiger Kombination
mit jedem einzelnen oder mehreren der anderen Aspekte der vorliegenden
Offenbarung umgesetzt werden. Es sollte klar sein, dass die detaillierte
Beschreibung und speziellen Beispiele, obwohl sie beispielhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigen,
nur zum Zweck der Erläuterung gedacht sind und nicht den
Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung einschränken
sollen.
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Zeichnungen
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Die
hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung
und beabsichtigen nicht, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung
in irgendeiner Weise einzuschränken.
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1 ist
eine schematische Voderansicht (teilweise aufgeschnitten zur besseren Übersichtlichkeit)
eines Kraftstofftankes mit darin befindlichem Kraftstofffilter gemäß beispielhafter
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des beispielhaften in dem Tank befindlichen
Kraftstofffilters aus 1, teilweise aufgeschnitten
zur besseren Übersichtlichkeit;
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3 ist
eine Teilschnittansicht der oberen und unteren Halbschalen bzw.
Elemente des in dem Tank befindlichen Kraftstofffilters aus 2 entlang
der Linie 3-3 in 2, die zeigt, dass jede Halbschale
eine äußere Schutzschicht, eine innere Schicht
aus Spinnvlies-Material und eine Schicht aus Nadelvlies-Filtermedium aufweist,
welche zwischen der äußeren Schutzschicht und
der Spinnvlies-Schicht gemäß beispielhafter Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung angebracht ist;
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4 ist
eine Teilschnittansicht einer beispielhaften in dem Tank befindliche
Kraftstofffilterhalbschale, welche eine äußere
Schutzschicht, ein Paar Schichten aus Spinnvlies-Material und eine
Schicht aus Nadelvlies-Filtermedium aufweist, welche zwischen den
Spinnvlies-Schichten gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung angebracht ist;
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5 ist
eine Teilschnittansicht einer beispielhaften in dem Tank befindlichen
Kraftstofffilterhalbschale, welche ein Nadelvlies-Filtermedium und
eine äußere Schutzschicht gemäß weiterer
beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
aufweist; und
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6 ist
eine Teilschnittansicht einer beispielhaften in dem Tank befindlichen
Kraftstofffilterhalbschale, welche eine äußere
Schutzschicht, eine Schicht aus Nadelvlies-Filtermedium und eine
Schicht aus Spinnvlies-Material aufweist, welche zwischen der äußeren
Schutzschicht und der Schicht aus Nadelvlies-Filtermedium gemäß noch
weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden
Offenbarung angebracht ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt
nicht, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder den Gebrauch
in irgendeiner Weise einzuschränken. Es sollte klar sein,
dass überall in den Zeichnungen übereinstimmende
Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Gemäß verschiedenen
Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen
von Filtermedien und in dem Tank befindlichen Kraftstofffiltern
vorgesehen, welche Nadelvlies-Materialien beinhalten. In einer speziellen
Ausführungsform beinhaltet ein in dem Tank befindlicher Kraftstofffilter
generell einen Filterkörper. Der Filterkörper
beinhaltet einen Innenraum sowie eine erste und zweite Halbschale
aus einem Filtermedium. Die erste und die zweite Halbschale aus
dem Filtermedium beinhalten Nadelvlies-Filtermaterial. In dem Filterkörper
ist eine Öffnung, um eine Fluidverbindung mit dem Inneren des
Filterkörpers zu ermöglichen.
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In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein
Filtermedium für in dem Tank befindliche Filteranordnungen
vorgestellt, geeignet für die Verwendung (z. B. chemisch
verträglich etc.) zur Filterung alternativer Kraftstoffe,
wie z. B. Methanol, Ethanol, Alkohol, Mischkraftstoffe (Flex Fuel)
neben anderen möglichen alternativen Kraftstoffen, gewonnen
aus anderen Rohstoffen als Erdöl etc. Das Filtermedium
beinhaltet generell mindestens ein Nadelvlies-Material. Andere Aspekte
der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren zur Filterung
von Fluiden. In einer speziellen Ausführungsform beinhaltet
ein Verfahren generell die Anbringung eines Filters relativ zu einem
Fluidstrom, sodass das Nadelvlies-Filtermedium des Filters in Fluidverbindung
mit dem Fluidstrom ist, um das Fluid aufzunehmen und dann Partikel
aus dem Fluid zu filtern.
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Weitere
Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren
zur Herstellung von Nadelvlies-Filtermedien und Filtern, die solche
beinhalten. Jeder einzelne oder mehrere Aspekte der vorliegenden
Offenbarung können einzeln oder in beliebiger Kombination
mit jedem einzelnen oder mehreren der anderen Aspekte der vorliegenden
Offenbarung umgesetzt werden.
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Bezug
nehmend auf 1 wird dort ein beispielhafter
Fahrzeugtreibstofftank 100 dargestellt. Ebenfalls in 1 ist
ein beispielhafter in dem Tank befindlicher Kraftstofffilter 150 in
dem Kraftstofftank 100 positioniert, um Kraftstoff mit
dem Fahrzeugkraftstofftank 100 zu filtern. Obwohl Aspekte
der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt sind,
mit Kraftstofftanks irgendeines speziellen Typs oder Art zur Anwendung
zu kommen, wird nichts desto trotz eine kurze Beschreibung des beispielhaften
Fahrzeugkraftstofftankes 100 bereitgestellt.
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Der
Kraftstofftank 100 kann aus einer großen Vielfalt
von Materialien hergestellt sein, so wie Metall, Plastik, andere
geeignete kraftstoffresistente Materialien, etc. Der Fahrzeugkraftstofftank 100 beinhaltet
ein Einlass- oder Füllrohr 104, um Kraftstoff
von einer Quelle außerhalb des Fahrzeuges (z. B. einer
Zapfsäule einer Tankstelle am Straßenrand) in
den Kraftstofftank aufzunehmen.
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Weiterhin
mit Bezug auf 1 ist ein elektrisches Kraftstoffpumpenmodul 108 in
einer Öffnung 112 des Kraftstofftankes 100 befestigt.
Die elektrische Kraftstoffpumpe 108 kann zum Beispiel an
dem Kraftstofftank mit Gewindebolzen 116 und/oder anderen
geeigneten Befestigungsmitteln gesichert sein. Wie gezeigt beinhaltet
das elektrische Kraftstoffpumpenmodul 108 eine elektrische
Pumpe 120, um Kraftstoff unter Druck zu einem Kraftstoffauslass
oder einer Versorgungsleitung 124 zu pumpen, die wiederum
in Fluidverbindung mit dem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) steht.
Die Kraftstoffpumpe 120 kann elektrische Energie durch
ein elektrisches Kabel 128 (oder über andere geeignete
Mittel etc.) erhalten.
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Das
elektrische Kraftstoffpumpenmodul 108 beinhaltet ebenfalls
einen Ansaugstutzen 132. Der Ansaugstutzen 132 bestimmt
eine Zuflussöffnung in Fluidverbindung mit der Saugseite
der Kraftstoffpumpe 120. Der Ansaugstutzen 132 fixiert
und nimmt einen in dem Tank befindlichen Kraftstofffilter 150 (auch
in 2 dargestellt) auf, der einen oder mehrere Aspekte
der vorliegenden Offenbarung verkörpert.
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Bevor
die Beschreibung des in dem Tank befindlichen Filters 150 fortgesetzt
wird, sollte festgehalten werden, dass der in 1 dargestellte
Kraftstofftank 100 nur ein Beispiel eines Kraftstofftankes
ist, mit dem ein oder mehrere Filtermedien und/oder in dem Tank
befindliche Kraftstofffilter der vorliegenden Offenbarung verwendet
werden können. In anderen Ausführungsformen können
Filtermedien und/oder in dem Tank befindliche Kraftstofffilter der
vorliegenden Offenbarung mit anderen Kraftstofftankkonfigurationen
als dem in 1 dargestellten Fahrzeugkraftstofftank
verwendet werden, einschließlich anderer Fahrzeugkraftstofftankkonfigurationen
und/oder Nicht-Fahrzeug- oder stationären Kraftstofftanks.
Weiterhin sollten Aspekte der vorliegenden Offenbarung nicht nur
auf Anwendungen zur Filterung von Kraftstoff beschränkt
werden, da Aspekte der vorliegenden Offenbarung auch in einem weiten
Bereich zur Filterung anderer Fluide als Kraftstoffe genutzt werden
können.
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Mit
Bezug auf 2 beinhaltet der beispielhafte
in dem Tank befindliche Kraftstofffilter 150 einen Filterkörper 154.
Der Filterkörper 154 beinhaltet eine Naht oder
Dichtung, sodass der Filterkörper 154 einen (bis auf
einen Auslassanschluß 166) abgeschlossenen Innenraum 162 bildet.
Der Innenraum 162 ist generell definiert zwischen einer
ersten oberen Halbschale 170A und einer zweiten unteren
Halbschale 170B (Halbschalen 170A und 170B sind
auch in 3 dargestellt). In dieser speziellen
Ausführungsform versiegelt die Naht oder Dichtung 158 folglich
das Paar Halbschalen 170A und 170B (die in gleicher
Größe und mit korrespondierender unregelmäßiger
Form dargestellt sind) miteinander entlang ihrer fluchtend ausgerichteten
Ränder.
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Alternative
Ausführungsformen eines in dem Tank befindlichen Kraftstofffilters
können einen Filterköper beinhalten, der zwei
weitere regelmäßig geformte Halbschalen (z. B.
rund, rechteckig, oval, dreieckig, polygonal, hexagonal, pentagonal
etc.) beinhaltet, die miteinander entlang ihrer ausgerichteten anliegenden
Ränder versiegelt sind. Dementsprechend sind Aspekte der
vorliegenden Offenbarung nicht beschränkt auf eine spezielle
Konfiguration (z. B. Form, Größe etc.) des Filterkörpers.
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In
weiteren Ausführungsformen kann ein in dem Tank befindlicher
Kraftstofffilter einen Filterkörper beinhalten, der aus
einem einzigen Musterabschnitt des zusammengesetzten Filtermediums
geformt ist, welches über zumindest einen Rand gefaltet
und dann durch eine oder mehrere Abdichtnähte entlang der
verbleibenden oder nicht gefalteten Ränder geschlossen
wird. Zum Beispiel kann eine spezielle Ausführungsform
einen einzelnen, üblicherweise rechteckigen Musterabschnitt
des Filtermediums beinhalten, der entlang eines der 4 Ränder
gefaltet wird, wobei die anderen drei verbleibenden Ränder
durch eine Naht oder eine Abdichtung verschlossen werden. Dementsprechend
sind Aspekte der vorliegenden Offenbarung nicht beschränkt
auf Filterkörper, die nach einem bestimmten Verfahren oder
Arbeitsablauf gebildet werden.
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Weiterhin
mit Bezug auf 2 beinhaltet der in dem Tank
befindliche Kraftstofffilter 150 einen Auslassanschluß bzw.
-stutzen 166. Der Auslassstutzen 166 ist auf der
oberen Halbschale 170A angebracht dargestellt und ist üblicherweise
kreisförmig. Alternative Bauformen (z. B. Form, Größe,
Anbringungsort etc.) sind für den Auslassstutzen 166 ebenso
möglich in Abhängigkeit, zum Beispiel, von dem
speziellen Kraftstofftank, in dem der Kraftstofffilter genutzt werden
wird.
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Der
Auslassstutzen 166 kann abnehmbar, dauerhaft oder semi-permanent
an der oberen Halbschale 170A befestigt sein unter Verwendung
einer großen Auswahl an Befestigungsmittel (z. B. Federmetallhalterung
und Sicherungsscheibe, Klebstoffe, mechanische Befestigungselemente,
und Kombinationen daraus, etc.) Zusätzlich kann der Auslassstutzen 166 eine
ebenfalls große Auswahl an Mitteln beinhalten, um den Auslassstutzen 166 abnehmbar,
dauerhaft oder semipermanent an dem Einlassstutzen der Kraftstoffpumpe 120 (1)
zu sichern. Zum Beispiel kann in den beispielhaften Ausführungsformen,
in denen der Auslassstutzen 166 an der oberen Halbschale 170A unter
Verwendung einer Federmetallhalterung und einer Sicherungsscheibe
befestigt ist, die Sicherungsscheibe eine Mehrzahl an um den Umfang
herum angeordneten radial nach innen sich erstreckenden Federstreifen
bzw. -Zungen beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann
eine breite Auswahl anderer geeigneter Vorrichtungen und Mittel
verwendet werden, um den Auslassstutzen 166 mit dem Einlassstutzen 132 der
Kraftstoffpumpe in Eingriff zu bringen, wie z. B. Verriegelungselemente,
Federbügel, Befestigungslaschen, Einschnappklinken, Halteringe,
Kombinationen daraus etc. an dem Auslassstutzen 166, die
mit entsprechend konfigurierten Gegenstücken an dem Einlassstutzen 132 der
Kraftstoffpumpe zusammenwirken, um somit den Kraftstofffilter 150 dort
zu fixieren.
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Ein
breites Spektrum an Materialien kann für den Auslassstutzen 166 verwendet
werden, einschließlich kraftstoffbeständiger Materialien
wie Nylon, Polyester, Acetal etc. In einigen Ausführungsformen
kann der Auslassstutzen 166 in situ als Bestandteil der
oberen 170A oder unteren 170B Halbschale des Kraftstofffilters ausgeformt
werden. In noch weiteren Ausführungsformen kann der Auslassstutzen 166 aus
zwei oder mehr Bauteilen zusammengesetzt werden.
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Weiterhin
mit Bezug auf 2, kann der Kraftstofffilter 150 auch
eine oder mehrere Rippen, Kanäle oder Trennelement 174 beinhalten.
In verschiedenen Ausführungsformen können diese
Trennelemente 174 in situ als Bestandteil einer oder beider
der oberen 170A oder unteren 170B Halbschalen
ausgeformt werden. Diese Trennelemente 174 können
mit ausreichender Höhe über der inneren Oberfläche
der Halbschale dimensioniert sein, an der sie gebildet sind, sodass
sie dabei helfen, die Trennung der inneren Oberflächen
beider Halbschalen aufrecht zu erhalten. Dies hilft dabei, den Innenraum 162 innerhalb
des Filterkörpers 154 aufrecht zu erhalten, welcher
wiederum den Kraftstofffluss innerhalb des Innenraumes 162 in
den Auslassstutzen 152 erleichtert. Wahlweise können
die Trennelemente 174 auch auf andere Weise ausgebildet
werden anstatt durch Formung an Ort und Stelle (in situ) ausgebildet
zu werden, und/oder die Trennelemente 174 können
entweder zusammen mit oder unabhängig von dem Auslassstutzen 166 ausgeformt
werden.
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In
Bezug auf 3 wird dort eine Teilschnittansicht
der oberen 170A und unteren 170B Halbschale des
in dem Tank befindlichen Kraftstofffilters 150 dargestellt.
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet jede Halbschale 170A und 170B drei
Schichten 178, 182 und 186. Zusätzlich
ist jede Halbschale 170A und 170B (an verdichteten
bzw. eingeschnürten Stellen 180) geheftet, sodass
jede Halbschale 170A und 170B voneinander getrennte
Bereiche laminierter oder verbundener Schichten 178, 182 und 186 hat.
Eine Vielzahl an Verfahren kann angewendet werden, um die Halbschalen 170A und 170B zu
heften und die voneinander getrennten Bereiche laminierter oder
verbundener Schichten 178, 182 und 186 auszubilden.
Nur als Beispiel beinhalten verschiedene Ausführungsformen
die Halbschalen 170A und 170B, welche mit Schall
punkt-geheftet oder mit Ultraschall verschweißt sind, wie
durch die verdichteten Bereiche 180 aufgezeigt. In solchen
Ausführungsformen müssen die Teilbereiche der
Schichten 178, 182, 186, welche zwischen
zwei solcher verdichteter Bereiche 180 liegen, nicht direkt
und mechanisch miteinander verbunden sein, zum Beispiel mit Klebstoffen,
Ultraschallschweißung, etc. In noch weiteren Ausführungsformen
können dennoch zusätzliche Verbindungen zwischen zwei
oder mehr der Schichten 178, 182, 186 angewendet
werden zusätzlich zu den Verbindungen in den verdichteten
Bereichen 180.
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In
der in 3 dargestellten Ausführungsform beinhaltet
jede Halbschale 170A und 170B mindestens eine äußere
Schutzschicht 178, mindestens eine innere Schicht Spinnvlies-Material 186,
und mindestens eine Schicht Nadelvlies-Filtermaterial 182,
generell angebracht zwischen der äußeren 178 und
der inneren 186 Schicht. Wahlweise kann jede Halbschale 170A und 170B mehr
oder weniger als diese drei Schichten 178, 182, 186 beinhalten
und jede Halbschale 170A und 170B muss nicht die
gleiche Art und Anzahl an Schichten beinhalten wie die andere Halbschale.
Vielmehr kann eine oder mehrere der Schichten 178, 182 und 186 aus mehr
als einer einzelnen Materialschicht gebildet sein. Zum Beispiel
kann jede der Schichten 178, 182 und 186 aus
zwei oder mehr laminierten oder auf andere Weise miteinander verbundenen
Schichten bestehen.
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Die äußere
Schicht 178 kann aus einem ziemlich groben und kraftstoffbeständigen
Material wie Nylon, Polyester, Acetal, Teflon und Kombinationen
daraus, etc. gebildet sein. Nur zum Beispiel beinhalten verschiedene
Ausführungsformen eine äußere Schutzschicht 178 aus
einem gewobenen Sieb aus Polyester oder Acetal. In anderen Ausführungsformen
kann die äußere Schutzschicht 178 ein
ziemlich grobes extrudiertes Netz beinhalten, gebildet aus einem
beliebigen einer großen Anzahl von kraftstoffbeständigen
Materialien wie Acetal, Polyester, Nylon, Teflon, Kombinationen
daraus etc.
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Allgemein
bedeutet die relative Grobheit oder verhhälnismäßige
Porengröße zwischen der äußeren Schicht 178 und
den anderen Schichten 182, 186 dass die äußere
Schicht relativ wenig beiträgt was die Filterung angeht
(mit Ausnahme vielleicht ziemlich große Partikel auszusieben).
Vielmehr beinhalten verschiedene Ausführungsformen eine
oder mehrere äußere Schutzschichten 178,
um eine entsprechend dauerhafte schützende Umhüllung
für die schwächeren und weniger dauerhaften inneren
Schichten 182, 186 zu bieten (welche in dieser
speziellen Ausführungsform entsprechende Nadelvlies- und
Spinnvlies-Materialien beinhalten).
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Der
von den äußeren Schichten 178 gebotene
Schutz kann ebenso dazu beitragen, die inneren Schichten 182, 186 vor
Abrieb zu schützen. Abrieb ist eine übliche Erscheinung
bei in dem Tank befindlichen Kraftstofffilteranwendungen. Das liegt
daran, dass in dem Tank befindliche Kraftstofffilter üblicherweise
an einem Ende eines Ansaugschlauches oder direkt an dem Einlauf
einer in dem Tank befindlichen Kraftstoffpumpe angebracht sind.
Um eine ausreichende Kraftstoffansaugung aus dem Tank zu erreichen,
kann der Filter so am Boden des Kraftstofftankes positioniert sein,
dass die untere Kraftstofffilteroberfläche möglicherweise
und häufig abreibenden Vorgängen unterworfen ist
durch die Relativbewegung und die Berührung zwischen der unteren
Oberfläche des Filters und der Oberfläche des
Tankbodens. Die äußeren Schichten 178 können
auch so gestaltet sein, dass sie den inneren Schichten 182, 186 bei
der Filterung Abstützung gewähren und sie verstärken.
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Zusätzlich
zu den gerade beschriebenen äußeren Schutzschichten 178 beinhaltet
jede Halbschale 170A und 170B weiterhin mindestens
eine Schicht 182 eines Nadelvlies-Filtermaterials. In dieser
speziellen Ausführungsform von 3 sorgt
diese Nadelvlies-Schicht 182 für die primäre
oder hauptsächliche Filterwirkung des Filters.
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Die
Nadelvlies-Schicht 182 kann relativ fein und auf Filterung
gezielt im Bereich von siebzig bis einhundert Mikrometer (oder darüber)
zugeschnitten oder ausgelegt sein. Alternative Ausführungsformen
können jedoch gröbere und/oder feinere Nadelvlies-Materialien
bestimmt zur Filterung größerer oder kleinerer
Partikel beinhalten.
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Eine
große Auswahl an Materialien kann für das Nadelvlies-Filtermedium
von Schicht 182 verwendet werden. Beispielhafte Materialien
beinhalten Nadelvlies-Filz, Polyester- und/oder Acetal-Materialien
gebildet aus einer oder mehreren Polyesterfasern, Polyester-Stapelfasern,
Acetalfasern, Acetal-Stapelfasern, Polyacetalfasern, Polyacetal-Stapelfasern,
Acetal-Copolymer-Fasern, Acetal-Copolymer-Stapelfasern, Polyacetal-Polymere,
Polyacetal-Polymer-Fasern, Polyacetal-Polymer-Stapelfasern, Delrin®-Acetal, Celcon®-Acetal,
Kombinationen daraus, neben anderen geeigneten Materialien. Zur
allgemeinen Hintergrundinformation, Delrin®-Acetal
(z. B., ein Material hergestellt von der DuPont® Corporation)
betrifft generell und schließt ein Homopolymer-Thermoplaste,
erzeugt durch die Polymerisation von Formaldehyd. Als weitere Hintergrundinformation,
Celcon®-Acetal (z. B. hergestellt
von der Celanese® Corporation)
betrifft generell und schließt ein Copolymer–Thermoplaste,
erzeugt durch die Copolymerisation von Trioxan (dem zyklischen Trimer
von Formaldehyd) mit einer kleineren Menge an Comonomer.
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Nur
zum Beispiel kann die Nadelvlies-Schicht 182 Nadelvlies-Filz
enthalten mit den folgenden Fasern und physikalischen Eigenschaften.
In diesem speziellen Beispiel beinhalteten die Fasern, die für
das Nadelvlies-Filz verwendet werden, 6-Denier Polyesterfasern,
die ungefähr 24,8 Mikrometer Durchmesser haben. Um das
Beispiel fortzusetzen, hatte der Nadelvlies-Filz ein Flächengewicht
in einem Bereich von ungefähr 0,298 kg/m2 (8,8
ounces per square Yard) und ungefähr 0,349 kg/m2 (10,3
ounces per square Yard) gemessen nach ASTM D-461-93 (Testverfahren
für Filz, herausgegeben im Dezember 2000) und
eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1,5 mm (0,059
inches) bis 2,1 mm (0,083 inches). Der Nadelvlies-Filz in diesem
Beispiel wurde auch auf einer Seite abgeflammt durch eine Behandlung
der herausstehenden Oberflächenfasern mit einer offenen
Flamme. Dieser spezielle Nadelvlies-Filz hatte eine Luftdurchlässigkeit
in einem Bereich von ungefähr 39,6 Kubikmeter pro Quadratmeter
pro Minute (130 cubic feet per minute per square foot) bis ungefähr
64 Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute (210 cubic feet per minute
per square foot) bei einer Druckdifferenz von ungefähr
124,5 Pa (1,27 cm (0,50 inches) Wassersäule Druckdifferenz)
gemessen nach ASTM D 737-96 (Standard-Testverfahren für
die Luftdurchlässigkeit von Textilgeweben, zugelassen am
10. Februar 1996). Nach ASTM D 737-96,
bezieht sich Luftdurchlässigkeit generell auf die Luftstromrate,
die senkrecht durch eine bekannte Fläche bei einer vorgeschriebenen
Luftdruckdifferenz zwischen den beiden Oberflächen eines
Materials hindurchströmt.
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Die
Fasern und die in dem unmittelbar vorangehenden Paragraphen dargelegten
physikalischen Eigenschaften des Nadelvlies-Filzes sind nur beispielhaft,
da andere Filter-Ausführungsformen andere Nadelvlies-Materialien
beinhalten können, welche andere Faserarten, Größen,
Konfigurationen, Luftdurchlässigkeiten und/oder andere
physikalische Eigenschaften aufweisen, in Abhängigkeit
zum Beispiel von der speziellen Anwendung (z. B. Fluidströmungs-Anforderungen,
Filteranforderungen, gewünschte Laufzeit oder Langlebigkeit
des Filtermaterials etc.) bei welcher das Nadelvlies-Filtermedium
genutzt werden wird.
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Jede
der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
kann Nadelvlies-Filtermedien mit einem abnehmenden Dichtegradienten
beinhalten (offener entgegen der Strömungsrichtung und
dichter in Strömungsrichtung), um Tiefenfilterung zu erzielen.
In solchen Ausführungsformen kann das Nadelvlies-Filtermedium
mit verschiedenen Bereichen oder Schichten abnehmendem Abstandes
oder Porengröße und/oder einem einzigen Bereich
versehen sein, in dem der Abstand oder die Porengröße
mit der Tiefe abnimmt. In solchen Ausführungsformen kann
die abgestufte oder Tiefen-Filterung die Schwebstoff-Rückhaltekapazität
steigern und dadurch zu verbesserter oder besserer, geringerer Strömungsbehinderung
führen. Das abgestufte oder Tiefen-Material kann ebenso
die Verwendungsdauer eines Filters verbessern, insofern als jeder
Bereich oder Schicht des Tiefen-Materials oder abgestuften Filtermaterials
immer kleiner werdenden Partikelgrößen ausgesetzt
ist. Das geschieht, da jeder Filterbereich nur Partikel einfängt,
die eine Größe in Bezug zur Faser- und Poren-Zwischenraumgröße
(interstitiell) haben, dahingehend, dass größere
Partikel von vorangehenden größeren Fasern- und
Poren-Zwischenraumgrößen (interstitiell) eingefangen
werden sollten und die kleineren Partikel hindurchwandern, um von
nachfolgenden kleineren Fasern- und Poren-Zwischenraumgrößen
(interstitiell) eingefangen zu werden.
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In
der in 3 dargestellten Ausführungsform kann
zum Beispiel die Schicht 182 aus Nadelvlies-Filtermedium
mit einem abnehmenden Dichtegradienten versehen sein, indem die
in Strömungsrichtung liegende Oberfläche der Schicht 182 kalandriert
ist, sodass die Oberfläche in Strömungsrichtung
eine kleinere interstitielle oder Porengröße hat
als der gegen die Strömungsrichtung liegende Teil der Schicht 182.
In anderen Ausführungsformen, die Nadelvlies-Filtermedien
mit abnehmendem Dichtegradienten beinhalten, kann die Schicht 182 zwei
oder mehrer verschiedene Nadelvlies-Filze beinhalten, die aufeinander
laminiert sind, um die Schicht 182 zu bilden. In diesen
speziellen Ausführungsformen kann jeder Filz kleinere interstitielle
oder Porengrößen haben als der in Strömungsrichtung
vorangehende. In weiteren alternativen Ausführungsformen kann
das Nadelvlies-Filtermedium sowohl eine in Strömungsrichtung
kalandrierte Oberfläche haben und zwei oder mehrere aufeinander
laminierte Filze. Die durch das Kalandrieren und/oder Laminieren
abgestufte Porengröße ermöglicht es den
Nadelvlies-Filtermedien, zunächst große Partikelmaterialien
auszufiltern und dann kleinere Partikelmaterialien auszufiltern.
Noch weitere Ausführungsformen können jedoch Nadelvlies-Filtermedien
beinhalten, die nicht zur Erreichung der zuvor erwähnten
Tiefen-Filterung ausgestattet sind.
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Wiederum
mit Bezug auf 3 beinhaltet jede Halbschale 170A und 170B die
Schicht 186. Wie in 3 dargestellt,
ist die Schicht 186 in Strömungsrichtung nachfolgend
zu den Schichten 178 und 182 angeordnet. In verschiedenen
Ausführungsformen ist die Schicht 186 eingerichtet,
um als Migrationsbarriere zu wirken, die Faser-Wanderung aus dem
Nadelvlies-Filtermedium verhindert.
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In
dieser speziellen Ausführungsform in 3 beinhaltet
die Schicht 186 Spinnvlies-Materialien, wie versponnenes
Polyester, Acetal, Teflon, Kombinationen daraus, neben weiteren
geeigneten kraftstoffbeständigen Materialien. In anderen
Ausführungsformen können andere Materialien als
Spinnvlies-Materialien für die Schicht 186 verwendet
werden. In weiteren Ausführungsformen ist die Schicht 186 aus
Spinnvlies-Material entfernt, wie in den beispielhaften Ausführungsformen
von 5 und 6.
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In
verschiedenen Ausführungsformen hat die Schicht 186 aus
Spinnvlies-Material im Vergleich zu dem Nadelvlies-Filtermedium 182 eine
relative Grobheit oder eine vergleichsweise größere
Porenweite. In diesem Falle trägt die Schicht 186 aus
Spinnvlies-Material relativ wenig zur Filterung bei. In anderen
Ausführungsformen jedoch kann die Schicht 186 stattdessen
mit kleineren interstitiellen oder Porengrößen
ausgelegt sein als die Schicht 182, sodass die Schichten 182 und 186 zusammenwirkend
eine Tiefenfilterung erzielen.
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Mit
Bezug nun auf 4 wird dort eine Teilquerschnittsansicht
einer alternativen Ausführungsform einer oberen Halbschale 270A eines
Filtermediums dargestellt. Die obere Halbschale 270A kann
(gemeinsam mit einer unteren Halbschale aus Filtermedium vergleichbar
zur Halbschale 270A) in einem Filterkörper für
einen in dem Tank befindlichen Kraftstofffilter verwendet werden.
Wahlweise kann die obere Halbschale 270A mit anderen Filtern
verwendet werden und/oder die obere Halbschale 270A kann
mit einer unteren Filterhalbschale mit einer anderen Konfiguration
als die Halbschale 270A verwendet werden. Zum Beispiel
kann die obere Halbschale 270A mit der unteren Halbschale 170B (3)
verwendet werden oder sie kann mit einer unteren Halbschale mit
einer Konfiguration vergleichbar mit Halbschale 370A (5)
oder 470A (6) verwendet werden.
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Wie
in 4 gezeigt beinhaltet die Halbschale 270A einen
Verbund, eine Schichtanordnung oder Stapel von Schichten 278, 282, 286 und 290.
Die Halbschale 270A ist (in den verdichteten Bereichen 280)
verbunden, sodass die Halbschale 270A voneinander getrennte
Bereiche laminierter oder gekoppelter Schichten 278, 282, 286 und 290 hat.
-
In
verschiedenen Ausführungsformen können die Schichten 278, 282,
und 286 identisch zu den entsprechenden Schichten 178, 182 und 186 sein,
die zuvor beschrieben wurden. Bei solchen Ausführungsformen
kann dann die äußere Schicht 278 eine äußere
schützende Abdeckung aufweisen, die Schicht 282 kann Nadelvlies-Filtermedium
beinhalten und die Schicht 286 kann Spinnvlies-Materialien
beinhalten.
-
In
dieser speziellen Ausführungsform, beinhaltet die Halbschale 270A ferner
die Schicht 290 die zwischen den Schichten 278 und 282 liegt.
Die Schicht 290 kann mit einer größeren
interstitiellen oder Porengröße als die Nadelvliesschicht 282 konfiguriert
sein, sodass die Schichten 290 und 282 zusammenwirkend
eine Tiefenfilterung erzielen. Zusätzlich kann die Schicht 290 mit
einer kleineren interstitiellen oder Porengröße
als die äußere Schicht 278 konfiguriert
sein, sodass die Schichten 278 und 290 zusammenwirkend
ebenso in gewissem Maß eine Tiefenfilterung erzielen.
-
Die
Schichten 286 und 290 können so konfiguriert
sein, dass sie als Migrationsbarrieren wirken, um die Faserwanderung
aus dem Nadelvlies-Filtermedium 282 jeweils in und gegen
die Strömungsrichtung zu verhindern. In der in 4 dargestellten
Ausführungsform ist das Nadelvlies-Filtermedium 282 zwischen
den Schichten 286 und 290 des Spinnvlies-Materials
eingeschlossen und enthalten. Entsprechend können die Schichten 286 und 290 dadurch
die Abwanderung von Fasern des Nadelvlieses in den Kraftstoff und
in das Kraftstoffsystem des Fahrzeuges verhindern.
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In
verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Schicht 290 ein
Spinnvlies-Material, wie z. B. Spinnvlies aus Polyester, Acetal,
Teflon, Kombinationen daraus, neben anderen geeigneten kraftstoffbeständigen
Materialien. In anderen Ausführungsformen können
andere Materialien statt Spinnvlies-Materialien für die
Schicht 290 verwendet werden. Darüber hinaus kann
das Material bzw. die Materialien, die für Schicht 290 verwendet
werden, die gleichen oder andere sein als das Material bzw. Materialien,
die für die Schicht 286 verwendet werden.
-
5 stellt
eine weitere Ausführungsform einer oberen Halbschale 370A eines
Filtermediums dar. Diese obere Halbschale 370A kann (gemeinsam
mit einer unteren Halbschale aus Filtermedium vergleichbar mit Halbschale 370A)
in einem Filterkörper für einen in einem Tank
befindlichen Kraftstofffilter verwendet werden. Wahlweise kann die
obere Halbschale 370A mit anderen Filtern verwendet werden
und/oder die obere Halbschale 370A kann mit einer unteren
Halbschale mit einer anderen Konfiguration als die Halbschale 370A verwendet
werden. Zum Beispiel kann die obere Halbschale 370A mit
der unteren Halbschale 170B (3) verwendet
werden oder sie kann mit einer unteren Halbschale mit einer Konfiguration
vergleichbar mit Halbschale 370A (5) oder 470A (6)
verwendet werden.
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Wie
in 5 gezeigt beinhaltet die Halbschale 370A einen
Verbund, Schichtanordnung oder Stapel von Schichten 378 und 382.
Die Halbschale 370A ist (in den verdichteten Bereichen 380)
verbunden, sodass die Halbschale 370A voneinander getrennte
Bereiche laminierter oder gekoppelter Schichten 378 und 382 hat.
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In
verschiedenen Ausführungsformen können die Schichten 378 und 382 identisch
mit den entsprechenden Schichten 178, 278, 182 und 282 sein,
die zuvor beschrieben wurden. In solchen Ausführungsformen kann
dann die äußere Schicht 378 eine äußere
schützende Abdeckung beinhalten und die Schicht 382 kann Nadelvlies-Filtermedium
beinhalten.
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In
dieser speziellen Ausführungsform beinhaltet die Halbschale 370A jedoch
keine innere Schicht, um die Abwanderung von Fasern des Nadelvlieses
zu verhindern. In einigen Filteranwendungen kann die Abwanderung
von Fasern so gering oder gar nicht vorhanden sein, dass eine Migrationsbarriere
für Fasern (z. B. 186, 286, etc.) in
der Halbschale 370A nicht notwendigerweise erforderlich
ist. Zum Beispiel kann die Halbschale 370A verwendet werden,
um einen Fluidstrom zu filtern, der so gering ist dass er keine
wesentliche oder nennenswerte Abwanderung der Fasern des Nadelvlieses
verursacht. Oder das Nadelvlies-Filtermedium 382 kann zum
Beispiel so aufgebaut sein, dass seine Fasern fest genug sind (z.
B. aneinander geklebt etc.), um der Fluidströmung ohne
wesentliche oder nennenswerte Abwanderung von Nadelvlies-Fasern
zu widerstehen.
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6 stellt
eine weitere Ausführungsform einer oberen Halbschale 470A eines
Filtermediums dar. Diese obere Halbschale 470A kann (gemeinsam
mit einer unteren Halbschale aus Filtermedium vergleichbar mit Halbschale 470A)
in einem Filterkörper für einen in einem Tank
befindlichen Kraftstofffilter verwendet werden. Wahlweise kann die
obere Halbschale 470A mit anderen Filtern verwendet werden
und/oder die die obere Halbschale 470A kann mit einer unteren
Filterhalbschale mit einer anderen Konfiguration als die Halbschale 470A verwendet
werden. Zum Beispiel kann die obere Halbschale 470A mit
der unteren Halbschale 170B (3) verwendet
werden oder sie kann mit einer unteren Halbschale mit einer Konfiguration
vergleichbar mit Halbschale 270A (4) oder 370A (5)
verwendet werden.
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Wie
in 6 gezeigt beinhaltet die Halbschale 470A einen
Verbund, eine Schichtanordnung oder Stapel von Schichten 478, 482 und 490.
Die Halbschale 470A ist (in den verdichteten Bereichen 480)
verbunden, sodass die Halbschale 470A voneinander getrennte
Bereiche laminierter oder gekoppelter Schichten 478, 482 und 490 hat.
-
In
verschiedenen Ausführungsformen können die Schichten 478, 482 und 490 identisch
mit den entsprechenden Schichten 178, 278, 378, 182, 282, 382, 290 sein,
die zuvor beschrieben wurden. In solchen Ausführungsformen
kann dann die äußere Schicht 478 eine äußere
schützende Abdeckung aufweisen und die Schicht 482 kann
Nadelvlies-Filtermedium beinhalten.
-
Mit
dieser Ausführungsform fortfahrend, kann die Schicht 490 Spinnvlies-Material
(oder anderes geeignetes Material) beinhalten, welches konfiguriert
ist, um die Abwanderung von Nadelvliesfasern zu verhindern. Zusätzlich
oder stattdessen kann die Schicht 490 mit einer größeren
interstitiellen oder Porengröße als die Nadelvliesschicht 482 konfiguriert
sein, sodass die Schichten 490 und 482 zusammenwirkend
eine Tiefenfilterung erzielen. Zusätzlich kann die Schicht 490 mit einer
kleineren interstitiellen oder Porengröße als
die äußere Schicht 478 konfiguriert sein,
sodass die Schichten 478 und 490 zusammenwirkend
ebenso in gewissem Maß eine Tiefenfilterung erzielen.
-
In
der in 6 gezeigten speziellen Ausführungsform
beinhaltet die Halbschale 470A wiederum keine innere Schicht,
um die Abwanderung von Fasern des Nadelvlieses zu verhindern. In
einigen Filteranwendungen kann die Abwanderung von Fasern so gering
oder gar nicht vorhanden sein, sodass eine Migrationsbarriere für
Fasern (z. B. 186, 286, etc.) in der Halbschale 470A nicht
notwendigerweise erforderlich ist. Zum Beispiel kann die Halbschale 470A verwendet
werden, um einen Fluidstrom zu filtern, der so gering ist, dass
er keine wesentliche oder nennenswerte Abwanderung der Fasern des
Nadelvlieses verursacht. Oder das Nadelvlies-Filtermedium 482 kann
zum Beispiel so aufgebaut sein, dass seine Fasern fest genug sind
(z. B. aneinander geklebt etc.), um der Fluidströmung ohne
wesentliche oder nennenswerte Abwanderung von Nadelvlies-Fasern
zu widerstehen.
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In
jeder der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden
Offenbarung kann der Filter auf die Kraftstofffilterung mit Fokus
auf den Bereich von siebzig bis einhundert Mikrometer (ungefähr)
zugeschnitten oder ausgelegt werden. Zum Beispiel können
solche Filter darauf zugeschnitten sein, Partikel in einem Bereich von
ungefähr siebzig bis ungefähr einhundert Mikrometer
effizient zu filtern. Die Erfinder hiervon haben erkannt, dass die
Konfiguration eines Filters (z. B. 150 etc.) zur Kraftstofffilterung
mit Fokus auf den Bereich von siebzig bis einhundert Mikrometer
(oder so in etwa) dem Filter eine relativ lange Gebrauchsdauer erlaubt,
wenn er mit alternativen Kraftstoffen wie Mischkraftstoffen (Flex
Fuel), Methanol, Ethanol, Alkohol, neben anderen alternativen Kraftstoffen,
gewonnen aus anderen Rohstoffen als Erdöl etc. verwendet
wird. Im Vergleich dazu würden existierende Filter, die
auf sehr feinen schmelzgeblasenen Materialien beruhen, so viele
Partikel aus alternativen Kraftstoffen (die üblicherweise
nennenswert verschmutzt sind) filtern, dass ihre Gebrauchsdauer relativ
kurz wäre und ein häufiger Wechsel notwendig wäre,
um Verstopfungen und einen unzureichenden Fluidstrom durch den Filter
zu vermeiden.
-
Die
Erfinder hiervon haben weiterhin erkannt, dass Filter zugeschnitten
oder ausgelegt für die Kraftstofffilterung mit Fokus auf
den Bereich von siebzig bis einhundert Mikrometer (ungefähr)
fähig sind, potentiell problematische größere
Partikel (z. B. so große Partikel, die einen Schaden am
Motor bzw. Antrieb bzw. Antriebssystem verursachen könnten,
wenn sie dahin gelängen) aus alternativen Kraftstoffen
abzutrennen, während sie kleinere Partikel hindurch gelangen
lassen. Dementsprechend wurden verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung speziell zugeschnitten und ausgelegt
auf die Kraftstofffilterung mit Fokus auf den Bereich von siebzig
bis einhundert Mikrometer (ungefähr), die wiederum Filter
mit besserer Partikelrückhaltekapazität und einer
längeren Gebrauchsdauer ergeben als die verfügbaren
mit manchen gegenwärtigen Filtermedienvarianten.
-
Zur
Demonstration verschiedener Aspekte und Merkmale von Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung (z. B. Fließwiderstand, Filtereffizienz,
Partikelrückhalt, chemische Verträglichkeit mit
Mischkraftstoffen etc.) wurden beispielhafte Testexemplare und Muster
gefertigt, um damit Mehrwege- und Durchflussbegrenzungs-Tests durchzuführen,
deren Ergebnisse nachfolgend nur zur Erläuterung dargelegt
werden. Die Testexemplare und Muster für diese Mehrwege-
und Durchflussbegrenzungs-Tests beinhalteten Polyester-Nadelvliesmaterial, äußeres
oder gegen die Strömungsrichtung angeordnetes Polyestermaterial
und inneres oder in Strömungsrichtung angeordnetes Spinnvlies-Polyestermaterial.
-
Genauer
beinhaltete das äußere Poyestermaterial der Testexemplare
folgende Eigenschaften (in etwa): 800 Mikrometer Porengröße,
55% Anteil offener Fläche, 520 Mikrometer Dicke des Gewebes,
0,166 kg/m2 (4,87 ounces per square Yard),
280 Mikrometer Faserdurchmesser, Leinwandbindungstyp, Maschenzahl
9 cm (22,9 inch–1)
-
Für
das Polyester-Nadelvliesmaterial des Testexemplars wurden 6 Denier
Polyesterfasern mit einem Durchmesser von ca. 24,8 Mikrometern verwendet.
Das Polyester hatte ein Flächengewicht in einem Bereich von
0,298 kg/m2 (8,8 ounces per square Yard)
und 0,349 kg/m2 (10,3 ounces per square Yard) gemessen nach ASTM
D461-93 (Testverfahren für Filz, herausgegeben Dezember
2000) und eine Dicke in einem Bereich von ungefähr
1,5 mm (0,059 inches) und 2,1 mm (0,083 inches). Das Polyester-Nadelvlies
für das Testexemplar war auch auf einer Seite durch eine
Behandlung der hervorstehenden Oberflächenfasern mit einer
offenen Flamme abgeflammt und hatte eine Luftdurchlässigkeit
in einem Bereich von ungefähr 39,6 Kubikmeter pro Quadratmeter
pro Minute (130 cubic feet per minute per square foot) und 64 Kubikmeter
pro Quadratmeter pro Minute (210 cubic feet per minute per square
foot) bei ungefähr einer Druckdifferenz von 124,5 Pa (1,27
cm (0,50 inches) Wassersäule Druckdifferenz) gemessen nach ASTM
D 737-96 (Standard-Testverfahren für die Luftdurchlässigkeit
von Textilen Geweben, zugelassen am 10. Februar 1996).
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Fortfahrend
mit der Beschreibung des Testexemplars hatte das innere, in Strömungsrichtung
angeordnete Spinnvlies-Polyestermaterial ein Flächengewicht
von ungefähr 0,034 kg/m2 (oder
ungefähr 1,0 ounce per square Yard) und eine Dicke von
0,3 mm (12 mil). Das Polyester-Spinnvlies für die Testexemplare
hatte auch eine Luftdurchlässigkeit von ungefähr
274 Kubikmeter pro Quadratmeter pro Minute (900 cubic feet per minute per
suare foot), einen Mullen-Berstdruck von ungefähr 228 kPa
(33 pounds per square inch) und eine Greif-Zugfestigkeit von ungefähr
80 Newton in Maschinenrichtung und 53 N quer dazu (18/12 pounds).
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In
einer speziellen Testserie wurde die Filterleistung nach dem Mehrwege-Test
nach ISO 16889 („Hydraulische Fluid Leistungsfilter – Mehrwegeverfahren
zur Bestimmung der Filterleistung eines Filterelementes", eingeführt
Dezember 1999) ausgewertet. Ein Testaufbau (TS010 Mehrweg)
und ein Gehäuse (flache Platte, 156 Millimeter (6,13 inches)
innerer Scheibendurchmesser) wurden benutzt, um das Testexemplar
während des Mehrwegetests zu halten. Die Partikelzählereinstellungen
für den Test waren 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 Mikrometer.
Das verwendete Testfluid war Mobile Aero HFA (MIL-H5606) bei einer
Durchflussrate von 15,14 Liter pro Minute (l/min) (4,0 gallons per
minute), einer Temperatur von 37,7 Grad Celsius (100 degree Fahrenheit),
einer Konzentration im Zufluß von 13,0 Milligramm pro Liter
(mg/l) und als Terminierungsbedingung eine Druckdifferenz von 68,9
kPa (10,0 pounds per square inch). Die Verschmutzung für
den Test war ISO grober Teststaub.
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Beispielhafte
Mehrwege-Testergebnisse sind nur zur zum Zwecke der Veranschaulichung
nachfolgend in den Tabellen 1 und 2 dargelegt. TABELLE 1
| Gemittelte
Mehrwege-Test-Ergebnisse |
| Rückhaltekapazität | 5,96
g | |
| Anfängliche
Drosselung | 1,24
kPa | 0,18
pounds per square inch |
TABELLE 2
| Mehrwege-Test-Ergebnisse
für die Filtrationseffizienz |
| Größe
in Mikrometer (μm) | Mittlere
Effizienz (%) |
| 30,0 | 42,36 |
| 40,0 | 78,72 |
| 50,0 | 90,82 |
| 60,0 | 96,86 |
| 70,0 | 98,34 |
| 80,0 | 99,23 |
| 90,0 | 99,92 |
| 100,0 | 100,00 |
-
Wie
aus Tabelle 2 ersichtlich waren die Testexemplare sehr effizient
(z. B. über neunzig Prozent Effizienz etc.) beim Filtern
von Partikeln mit einer Größe größer
als fünfzig Mikrometern. Die Erfinder hiervon haben erkannt,
dass Filter zugeschnitten oder ausgelegt auf eine konzentrierte
Kraftstofffilterung, in Übereinstimmung mit den experimentellen
Daten, welche in Tabelle 2 gezeigt sind, eine verhältnismäßig
lange Gebrauchsdauer haben sollten, wenn sie mit alternativen Kraftstoffen
eingesetzt werden, indem sie kleineren Partikel hindurch lassen, während
sie größere Partikel auch effektiv aus dem alternativen
Kraftstoff filtern.. Und wie in Tabelle 1 gezeigt hatten die Testexemplare
mit ihrer Tiefenfilterung auch eine bessere Partikelrückhaltekapazität als
existierende konventionelle Filter, welche nur eine Oberflächenfilterung
aufweisen.
-
In
einer anderen speziellen Testserie wurde die Filterleistung mit
Tests auf Strömungsdrosselung bzw. Durchflusswiderstand
nach modifizierten SAE J905 („Kraftstoffilter-Testverfahren",
Januar 1999) bewertet. Ein Testaufbau (TS3 Kraftstofffluss)
und eine Halterung (Gehäuse mit 47 Millimeter Innendurchmesser
mit inneren Dichtungen und perforiertem Edelstahlhalter für
das Medium) wurden verwendet, um die Testexemplare während
der Messungen für den Durchflusswiderstand zu halten. Als
Druckmesser wurden digitale Dwyer-Manometer der Serie 476 Mark III
(S/N N00253) verwendet. Die verwendete Testflüssigkeit
war Leichtbenzin bei Zimmertemperatur. Durchflussraten beim Test
waren von 20 bis 180 Liter pro Stunde in Messschritten von 10.
-
Beispielhafte
Testergebnisse der Durchflusswiderstandsmessung sind nur zur zum
Zwecke der Veranschaulichung nachfolgend in der Tabellen 3 dargelegt. TABELLE 3
| Ergebnisse
Durchfluß-Druckabfall |
| Experimentelle
Daten (Fläche = 1734 Quadratmillimeter) |
| Durchflussrate
(Liter pro Stunde) | Druckabfall
(Kilopascal) |
| 20 | 0,04 |
| 30 | 0,08 |
| 40 | 0,16 |
| 50 | 0,19 |
| 60 | 0,27 |
| 70 | 0,31 |
| 80 | 0,36 |
| 90 | 0,43 |
| 100 | 0,50 |
| 120 | 0,70 |
| 140 | 0,87 |
| 160 | 0,97 |
| 180 | 1,16 |
-
In
verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
können die Filtermedien und/oder der in dem Tank befindliche
Kraftstofffilter auch andere nicht verwobene Materialien (in Ergänzung oder
als Ersatz dafür) beinhalten, die eine den zuvor beschriebenen
Nadelvlies-Materialien vergleichbare Leistung bieten. Eine große
Auswahl an nicht verwebten Materialien kann anstelle oder gemeinsam
(z. B. aufeinander liegend und/oder damit verbunden etc.) mit Nadelvlies-Materialien
verwendet werden. Beispiele solcher nicht verwebter Materialien
beinhalten thermisch verklebte, nicht verwebte Materialien, mittels
Wasserstrahl zu Vlies verdichtete (Spun-laced, hydro-entangled)
nicht verwebte Materialien, nähgewirkte, nicht verwebte
Materialien, Kombinationen daraus, neben anderen geeigneten nicht
verwebten Materialien, die mit anderen Mitteln außer Vernadelung
verbunden sind. Nur zur Hintergrundinformation angeführt,
kann ein beispielhaftes thermisch verbindendes nicht gewebtes Verfahren
das Verschmelzen der Faseroberflächen miteinander entweder
durch das Aufweichen der Faseroberfläche (z. B. Anschmelzen bei
niedriger Temperatur etc.) und/oder durch Schmelzen schmelzbarer
Zusätze in Form von Puder oder Fasern beinhalten. Ein beispielhafter Spun-Lace-Prozess
(auch allgemein als „Hydro-entangled" bezeichnet) kann
feine Wasserstrahlen mit hoher Geschwindigkeit nutzen, die auf ein
faseriges Gespinst treffen und die Fasern dazu bringen sich zu kräuseln und
sich miteinander zu verschlingen. Ein beispielhafter Nähwirk-Prozess
kann einen fortlaufenden Faden nutzen um ein faseriges Gespinst
loser Fasern in ein Gewirke mit einem Stichmuster zusammenzunähen.
-
Eine
spezielle Terminologie wird hier nur genutzt, um Bezüge
herzustellen und soll nicht zu einer Einschränkung führen.
Zum Beispiel beziehen sich Begriffe wie „obere", „untere", „oberhalb"
und „unterhalb" auf Richtungen in den Zeichnungen, auf
die Bezug genommen wird. Begriffe wie „Vorderseite", „Rückseite", „hinten", „Boden"
und „Seite" beschreiben nur die die Orientierung von Abschnitten
des Teils in einem in sich schlüssigen, aber beliebigen
Bezugssystem, welches durch den Bezug auf den Text und die begleitenden Zeichnungen
bestimmt wird, die den diskutierten Teil beschreiben. Eine derartige
Terminologie kann die speziell zuvor genannten Worte beinhalten,
Ableitungen davon und Worte vergleichbarer Bedeutung. Gleichfalls unterstellen
die Begriffe „erste", „zweite", und andere Zahlenbegriffe
mit Bezug auf Strukturen keine Abfolge oder Reihenfolge, wenn es
nicht eindeutig aus dem Zusammenhang hervorgeht.
-
Bei
der Einführung von Elementen oder Merkmalen der vorliegenden
Offenbarung und beispielhaften Ausführungsformen sollen
die Artikel „ein", „eine", einer" und „der", „die", „das"
zum Ausdruck bringen, dass es ein oder mehrere solcher Elemente
oder Merkmale gibt. Die Begriffe „beinhalten", „umfassen"
und „aufweisen" sollen einschließende Bedeutung
haben und zum Ausdruck bringen, dass es zusätzliche Elemente
oder Merkmale neben den speziell niedergeschriebenen geben kann.
Es ist bekannt, dass die einzelnen hier beschriebenen Verfahrensschritte,
Prozesse und Arbeitsabläufe nicht dahingehend auszulegen
sind, dass sie notwendigerweise ihre Ausführung in der
beschriebenen oder dargestellten Ausführungsreihenfolge
erfordern, wenn sie nicht speziell als Ausführungsreihenfolge
gekennzeichnet sind. Es ist ebenso klar, dass zusätzliche
oder alternative Schritte angewendet werden können.
-
Die
Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und deshalb
ist es beabsichtigt, dass Änderung, die nicht vom Wesentlichen
der Offenbarung abweichen, ebenfalls zum Schutzbereich der Offenbarung
gehören. Derartige Änderungen sollen nicht als
Abweichung vom Geist und Schutzbereich der Offenbarung betrachtet
werden.
-
Zusammenfassung
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Aspekte
der vorliegenden Offenbarung zeigen verschiedene Ausführungsformen
von Filtermedien und in einem Tank befindlichen Kraftstofffiltern
auf, die zur Filterung alternativer Kraftstoffe geeignet sind. In
einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der in
dem Tank befindliche Kraftstofffilter einen Filterkörper.
Der Filterkörper weist einen Innenraum sowie eine erste
und zweite Halbschale aus einem Filtermedium auf. Die erste und
die zweite Halbschale aus Filtermedium beinhalten Nadelvlies-Filtermaterial.
Der Filterkörper hat eine Öffnung, um eine Fluidverbindung
mit dem Inneren des Filterkörpers zu ermöglichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ASTM D-461-93
(Testverfahren für Filz, herausgegeben im Dezember 2000) [0040]
- - ASTM D 737-96 (Standard-Testverfahren für die Luftdurchlässigkeit
von Textilgeweben, zugelassen am 10. Februar 1996) [0040]
- - ASTM D 737-96 [0040]
- - ASTM D461-93 (Testverfahren für Filz, herausgegeben
Dezember 2000) [0066]
- - ASTM D 737-96 (Standard-Testverfahren für die Luftdurchlässigkeit
von Textilen Geweben, zugelassen am 10. Februar 1996) [0066]
- - ISO 16889 („Hydraulische Fluid Leistungsfilter – Mehrwegeverfahren
zur Bestimmung der Filterleistung eines Filterelementes", eingeführt
Dezember 1999) [0068]
- - SAE J905 („Kraftstoffilter-Testverfahren", Januar
1999) [0071]