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Priorität
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Wirkung der am 20. Juni 2006
eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 60/815,118 und der am 12. Januar 2007
eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 60/880,145 und diese Anmeldungen
sind hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Das
technische Gebiet betrifft allgemein Flüssigkeitsfilter
und Verfahren und Systeme zum Entfernen unerwünschter Partikel
und/oder von Wasser aus einer Flüssigkeit mittels eines
oder mehrerer Filter.
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Hintergrund
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Kraftstoffeinspritzsysteme
für Verbrennungsmotoren, wie etwa Common-Rail-Hochdruckkraftstoffeinspritzsysteme
für Dieselmotoren, sind hinsichtlich Kraftstoffverunreinigungen
anfällig, einschließlich Partikel in der Größenordnung
von 4 bis 6 μ und andere, wie etwa größere
und kleinere Partikel unterschiedlicher Phasen und Zusammensetzungen, die
im Kraftstoff vorhanden sein können. Es besteht ein unerfülltes
Bedürfnis, diese und andere Kraftstoffverunreinigungen
zu verringern oder zu eliminieren.
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Zusammenfassung
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Eine
Ausführungsform ist ein Filterelement mit einem äußeren
Filtermedium und einem inneren Filtermedium. Das äußere
Filtermedium dient dazu, einen Großteil der in einem Flüssigkeitsstrom
vorhandenen Partikel zu entfernen. Das innere Filterelement dient
dazu, feinere Partikel aus dem Flüssigkeitsstrom zu entfernen,
die das äußere Filtermedium passieren. Darüber
hinaus weisen das äußere und das innere Filtermedium
ein mehrschichtiges Filtermedium auf. Andere Ausführungsformen
beinhalten Kraftstofffilter und die Kraftstofffiltration betreffende
spezielle Vorrichtungen, Geräte, Systeme und Verfahren.
Weitere Ausführungsformen, Gestaltungen, Ziele, Merkmale,
Vorteile, Aspekte und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden
aus der beigefügten genauen Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor,
der ein Kraftstoffzufuhrsystem aufweist.
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2 ist
ein Schema eines repräsentativen Kraftstoffzufuhrsystems.
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3 ist
eine Schnittansicht eines repräsentativen Filterelements
bzw. einer Filterkartusche.
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4 ist
eine Schnittansicht eines repräsentativen Filters, der
die in 3 dargestellte Filterkartusche enthält.
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5 ist
eine Schnittansicht eines oberen Abschnitts eines repräsentativen
Filters.
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6 ist
eine räumliche Ansicht eines Abschnitts einer Filterkartusche.
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7 ist
eine Schnittansicht des oberen Abschnitts der in 6 dargestellten
Filterkartusche.
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8 ist
eine Schnittansicht eines repräsentativen Filters.
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9 ist
eine Schnittansicht einer anderen repräsentativen Filterkartusche.
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10 ist
eine Schnittansicht einer weiteren repräsentativen Filterkartusche.
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11 ist
eine Schnittansicht eines Abschnitts der in 10 wiedergegebenen
Filterkartusche.
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Detaillierte Beschreibung
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Um
ein Verständnis der Grundsätze der Erfindung zu
fördern, wird nun Bezug genommen auf das in den Zeichnungen
dargestellte Ausführungsbeispiel und es wer den spezielle
Begriffe verwendet, um dieses zu beschreiben. Es versteht sich nichtsdestotrotz,
dass dadurch keine Beschränkung des Rahmens der Erfindung
beabsichtigt ist, wobei solche Abwandlungen und Weiterbildungen
der dargestellten Vorrichtung und solche weiteren Anwendungen der
Grundsätze der Erfindung, wie sie hier dargestellt ist,
mit umfasst sind, wie sie einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden
Gebiet normalerweise einfallen würden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein exemplarisches Fahrzeug 100 mit
einer Beifahrer/Fahrerkabine 102 dargestellt. Wie in 1 gezeigt,
ist das Fahrzeug 100 eine Zugmaschine, könnte
jedoch alternativ jedes einer Vielzahl anderer Fahrzeuge sein, wie
etwa ein Kleinlaster, ein Lastwagen, ein Schwerlastwagen, ein Bus,
ein Pkw, ein SUV, ein Reisebus oder ein landwirtschaftliches oder
industrielles Fahrzeug. In anderen Ausführungsformen könnte
das Fahrzeug 100 ein See- oder Luftfahrzeug sein. Das Fahrzeug 102 hat
einen Kraftstofftank 104 und ein Antriebssystem 106 mit
einem Motor 108. Darüber hinaus umfasst das System 106 ein
mit einem Kraftstofftank 104 verbundenes Kraftstoffzufuhrsystem 110 zum
Zuführen von Kraftstoff zum Motor 108. Eine Flüssigkeitsleitung,
ein Rohr 112, oder eine andere Strömungsverbindung
koppelt den Kraftstofftank 104 mit dem Kraftstoffzufuhrsystem 110.
Der Motor 108 ist vorzugsweise vom Hubkolbentyp, der für
eine Selbstzündung und eine Direkteinspritzung oder eine Einlasskanaleinspritzung
von Dieselkraftstoff ausgelegt ist. In anderen Ausführungsformen
könnte der Motor 108 ein anderer Motortyp oder
eine andere Antriebsmaschine sein.
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Bezugnehmend
auf 2 weist das Kraftstoffzufuhrsystem 110 ein
erstes Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150, eine
Flüssigkeits- oder Kraftstoffpumpe 152 und ein
zweites Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 auf.
Das erste Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 ist
auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe 152 angeordnet und
das zweite Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 ist
auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe 152 angeordnet.
Die Filterungsteilsysteme 150, 154 stellen sauberen,
filtrierten Kraftstoff bereit, der einen Pumpenverschleiß,
eine Einspritzdüsenverstopfung und eine vorzeitige Motorabnutzung
verhindert und den Kraftstoffverbrauch verbessern kann. Das erste
Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 umfasst einen
ersten Satz Filteranordnungen 156 und das zweite Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 umfasst
einen zweiten Satz Filteranordnungen 158. Es versteht sich,
dass das System 110 und die Teilsysteme 150, 154 exemplarischer
Natur sind und dass eine Vielzahl anderer Systeme und Teilsysteme
in verschiedenen Ausführungsformen denkbar sind. In manchen
Ausführungsformen kann nur ein Filterungsteilsystem 150, 154 mit
nur einem Filter im Filter wie hierin offenbart verwendet werden.
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Der
Kraftstofftank 104 steht in Fluidverbindung mit dem ersten
Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150. Ein Rückschlagventil 160 ist
vorzugsweise in der Flüssigkeitsstrecke zwischen dem Kraftstofftank 104 und
den Filteranordnungen 156 angeordnet. Das Rückschlagventil 160 hindert
Kraftstoff daran, in den Kraftstofftank 104 zurückzuströmen,
sobald er den Kraftstofftank 104 verlässt und
in das erste Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 eintritt.
Das erste Filterungsteilsystem 150 befindet sich auf der
Saugseite der Kraftstoffpumpe 152. Die Filteranordnungen 156 sind
dazu in der Lage, Verunreinigungen aus dem Kraftstoff zu entfernen,
bevor sie in die Pumpe 152 eintreten. Die Filteranordnungen 156 sind
in einer Paralleldurchströmungsweganordnung angeschlossen.
Obwohl als Paralleldurchströmungsweganordnung dargestellt,
könnten die Filteranordnungen 156 in alternativen
Anordnungen auch in Serie geschaltet sein.
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Kraftstoff,
der durch das Kraftstoffsystem
110 dem Motor
108 zugeführt
wird, enthält typischerweise einige unerwünschte
Bestandteile oder Verunreinigungen. Solche Bestandteile umfassen
typischerweise Partikel, Wasser, Mikroorganismen und/oder andere
Arten von Verunreinigungen. Die Flüssigkeitsfilterungssysteme
150,
154 sind
in dem Kraftstoffsystem
110 enthalten, um diese Bestandteile
zu entfernen. Wie im Folgenden genauer erläutert, umfassen
die Filteranordnungen
156,
158 ein Gehäuse
200,
das einen Innenraum
202 zur Aufnahme von Kraftstoff und
wenigstens eines Filterelements
250 (siehe
3)
festlegt, der in dem Innenraum
202 zum Herausfiltern von
Bestandteilen aus dem Kraftstoff angeordnet ist. Die vorliegend
offenbarten Filterelemente
250 können in verschiedenen
Systemen eingesetzt werden, einschließlich und nicht beschränkt
auf das im
US-Patent Nr. 6 939
464 beschriebene, welches hiermit vollumfänglich
durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Wenigstens
eine Filteranordnung 156 kann einen Wasser-im-Kraftstoff
(WIK)-Sensor 162 aufweisen. Der WIK-Sensor 162 befindet
sich in einem unteren Abschnitt der Filteranordnung 156 und
wird dazu verwendet, Wasser zu erfassen, das aus dem Kraftstoff
durch zumindest eine Filteranordnung wie die Anordnung 156 abgetrennt
wird. Nachdem eine vorbestimmte Wassermenge in der Filteranordnung 156 gesammelt
worden ist, erzeugt der WIK-Sensor 162 ein Signal, welches
zu einer Motorsteuerungseinheit (nicht dargestellt) gesandt wird.
Die Motorsteuerungseinheit kann dann ein Signal erzeugen, etwa durch
Aufleuchtenlassen einer Warnlampe in der Fahrerkabine des Fahrzeugs 100,
welches anzeigt, dass die Filteranordnung 156 entweder
ausgewechselt, gewartet oder entleert werden muss. In einer alternativen
Ausfüh rungsform entleert die Filteranordnung 156 automatisch
das von der Filteranordnung 156 gesammelte Wasser.
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Das
erste Filterungsteilsystem 150 enthält auch eine
elektrische Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164,
die in Fluidverbindung mit den Filteranordnungen 156 steht.
Die Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164 befindet
sich zwischen dem Einlass zur Kraftstoffpumpe 152 und dem
Auslass der Filteranordnungen 156. Die Anlasseinspritzungs- und
Starthilfepumpe 164 wird dazu benutzt, den Motor 108 vorzufüllen
und zu starten, indem während des Motorstartvorgangs Kraftstoff
zugeführt wird. Ein Rückschlagventil 166 befindet
sich wie dargestellt in Fluidverbindung zwischen dem Einlass zur
Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164 und dem Auslass
der Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164. Das Rückschlagventil 166 hindert
Kraftstoff am Wiedereintreten in die Filteranordnungen 156 durch
den Auslass der Filteranordnungen 156, wenn der Motor 108 nicht
läuft.
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Die
Kraftstoffpumpe 152 steht in Fluidverbindung mit einem
ersten und einem zweiten Rückschlagventil 168, 170.
Das erste Rückschlagventil 168 kann dazu verwendet
werden, Kraftstoff auf die Saugseite der Kraftstoffpumpe 152 rückströmen
zu lassen, wenn der Druck über einen vorbestimmten Wert
steigt. Das zweite Rückschlagventil 170 kann dazu
verwendet werden, Kraftstoff am Verlassen des zweiten Filterungsteilsystems 154 zu
hindern, wenn der Motor 108 nicht läuft. In verschiedenen
Ausführungsformen können mehrere unterschiedliche
Arten von Kraftstoffpumpen eingesetzt werden. Ein Drucksensor 171 ist
stromabwärts des Auslasses der Kraftstoffpumpe 152 vor
dem Einlass des zweiten Filterungsteilsystems 154 angeordnet.
Der Drucksensor 171 überwacht den Druck des Kraftstoffs
beim Verlassen der Kraftstoffpumpe 152 und erzeugt ein
ihn angebendes Signal, das an die Motorsteuereinheit gesandt wird.
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Der
Auslass der Kraftstoffpumpe 152, häufig als die
Druckseite bezeichnet, steht in Fluidverbindung mit einem Einlass
des zweiten Filterungsteilsystems 154. Das zweite Filterungsteilsystem 154 ist vorzugsweise
dafür ausgelegt, höheren Drücken als das
erste Filterungsteilsystem 150 zu widerstehen. Das erste
und das zweite Filterungsteilsystem 154 sorgt für
eine Partikelausfilterung und ist dazu in der Lage, in manchen Ausführungsformen
Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen. Das zweite Filterungsteilsystem 154 kann
einen Rahmenbereich 172 aufweisen, der Gehäuse 200 von
Filteranordnungen 158 sicher am Fahrzeug 100 festhält.
Bei einer Ausführungsform kann das zweite Filterungsteilsystem 154 in
einem Motorschwingungstilgungssystem 174 der Art untergebracht
sein, wie sie in der am 14. April 2006 eingereichten vorläufigen
US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 60/744,895 mit dem Titel "Vibration
Isolated Fuel Filter Head" offenbart ist, deren Offenbarungsgehalt
hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Wie dort erläutert, verringert das Motorschwingungstilgungssystem 174 Schwingungen,
die den Betrieb des zweiten Filterungsteilsystems 154 beeinträchtigen
können, deutlich oder eliminiert sie.
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Nach
dem Verlassen des zweiten Filterungsteilsystems 154 tritt
der Kraftstoff in ein Hochdruck-Common-Rail-System 176 ein,
welches dem Motor 108 Kraftstoff zuführt. Ein
Temperatursensor 178 steht in Fluidverbindung mit dem Auslass
des zweiten Filterungsteilsystems 154. Der Temperatursensor 178 wird
dazu verwendet, die Temperatur des Kraftstoffs zu messen, bevor
er in das Common-Rail-System 176 eintritt. Ein Rückschlagventil 180 befindet
sich in Fluidverbindung mit dem Auslass des zweiten Filterungsteilsystems 154.
Das Rückschlagventil 180 ist dazu eingestellt,
Kraftstoff abzugeben, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung über einen
vorbestimmten Wert steigt. Der von dem Rückschlagventil
abgegebene Kraftstoff wird in den Kraftstofftank 104 zurückgeführt.
Obwohl die vorliegend offenbarten Filter und Filterelemente im Zusammenhang
mit dem Filtern von Kraftstoff beschrieben sind sollte klar sein,
dass andere Flüssigkeitsarten wie etwa Schmiermittel ebenfalls
mittels der Filter und Filterelemente gefiltert werden könnten.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist ein exemplarisches austauschbares
Filterelement bzw. eine Kartusche 250 dargestellt, die
in dem Gehäuse 200 des in 2 wiedergegebenen
ersten und/oder zweiten Filterungsteilsystems 150, 154 beherbergt oder
angeordnet ist. Das Filterelement 250 umfasst eine erste
oder äußere Filtermediumstufe 252 und eine
zweite oder innere Filtermediumstufe 254, die radial von
der äußeren Filtermediumstufe 252 beabstandet
ist. Die äußeren und inneren Filtermediumstufen 252, 254 erstrecken
sich vertikal zwischen einer oberen Stirnplatte 256 und
einer unteren Stirnplatte 258. Wie dargestellt ist die
vertikale Länge der äußeren Filtermediumstufe 252 größer
als die der inneren Filtermediumstufe 254. In einer Ausgestaltung enthalten
die äußere Filtermediumstufe 252 und
die innere Filtermediumstufe 254 ein mehrlagiges Filtermedium.
Der Einsatz eines mehrlagigen Filtermediums verbessert die Partikelfiltrationswirksamkeit.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist ein oberer Abschnitt 260 der äußeren
Filtermediumstufe 252 starr an einer Unterseite 262 der
oberen Stirnplatte 256 befestigt und ein unterer Abschnitt 264 der äußeren
Filtermediumstufe 252 ist starr an einer Unterseite 266 der
unteren Stirnplatte 258 befestigt. Analog ist ein oberer Abschnitt 268 der
inneren Filtermediumstufe 254 starr an einer zweiten Unterseite 270 der
oberen Stirnplatte 276 befestigt und ein unterer Abschnitt 272 der
inneren Filtermediumstufe 254 ist starr an einer zweiten
Unterseite 274 der unteren Stirnplatte 258 befestigt.
Die Erstreckung oder Höhe der inneren Filtermediumstufe 254 ist
kleiner als die Erstreckung oder Höhe der äußeren
Filtermediumstufe 252.
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Die äußere
Filtermediumstufe 252, die innere Filtermediumstufe 254,
die obere Stirnplatte 256 und die untere Stirnplatte 258 sind
von allgemein zylindrischer Gestalt, jedoch sind andere Formen denkbar.
Die äußeren und inneren Filtermediumstufen 252, 254 können
an den Stirnplatten 256, 258 auf unterschiedliche
Weise befestigt sein, einschließlich aber nicht beschränkt
auf Einbetten, Vergießen mit Klebstoff (potting) oder Ultraschallschweißen
oder thermisches Schweißen. Ein Mittelrohr 276 kann
mit einem Innendurchmesser 278 der inneren Filtermediumstufe 254 verbunden
sein. Das Mittelrohr 276 erstreckt sich über die
Länge der inneren Filtermediumstufe 254, könnte
aber auch kürzer als die Erstreckung der inneren Filtermediumstufe 254 sein.
Das Mittelrohr 276 weist eine Vielzahl von Öffnungen 279 auf,
die es Flüssigkeit ermöglichen, in eine innere, vom
Mittelrohr 276 begrenzte Flüssigkeitskammer 281 zu
strömen. Ein innerer Oberflächenbereich der äußeren
Filtermediumstufe 252 kann ferner ausgerichtet sein mit
oder verbunden sein mit einem zweiten Mittelrohr 277, das
im Wesentlichen genauso wie das erste Mittelrohr 276 ausgeführt
ist. Bei alternativen Ausgestaltungen kann das Mittelrohr 276 nicht vorhanden
sein.
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Die
untere Stirnplatte oder -kappe 258 hat einen unteren Bodenabschnitt 280 und
einen oberen Bodenabschnitt 282. Der untere Abschnitt 264 der äußeren
Filtermediumstufe 252 ist am unteren Bodenabschnitt 280 der
unteren Stirnkappe 258 befestigt. Ein unterer Abschnitt 272 der
inneren Filtermediumstufe 254 ist am oberen Bodenabschnitt 282 der unteren
Stirnkappe 258 befestigt. Der untere Bodenabschnitt 280 hat
einen Außenflansch 284, der von einem Außenrand 286 der
unteren Stirnkappe 258 nach oben ragt. Der obere Bodenabschnitt 282 der unteren
Stirnkappe 258 hat einen zweiten Außenflansch 288,
der ebenfalls von einem Außenrand 290 des oberen
Bodenabschnitts 282 ein kurzes Stück nach oben
ragt. Der zweite Außenflansch 288 hält
die innere Filtermediumstufe 254 von der äußeren
Filtermediumstufe 252 solchermaßen getrennt, dass
ein Spalt 294 zwischen den beiden Filtermediumstufen 252, 254 gebildet
ist. Die untere Stirnkappe 258 kann als ein Teil oder zweiteilig
hergestellt sein.
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Gemäß einer
Ausgestaltung sind die äußere und die innere Filtermediumstufe 252, 254 unter
Verwendung eines Materials gebildet, welches dazu ausgewählt
ist, einen oder mehrere unerwünschte Bestandteile oder
partikelförmiges Material durch Einfangen oder Zurückhalten
bezüglich eines gefilterten Kraftstoffes stromabwärts
eines solchen Materials zu entfernen. Ferner sind die äußere
und die innere Filtermediumstufe 252, 254 vorzugsweise
aus mehreren Lagen eines Partikelrückhaltematerials gebildet.
Als solches beinhalten die äußere und die innere
Filtermediumstufe 252, 254 ein mehrlagiges Filtermedium.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung enthalten die
innere und die äußere Filtermediumstufe 252, 254 ein
schmelzgeblasenes Medium, ein luftgelegtes Medium, ein nassgelegtes
Medium, ein gewebtes Medium, ein Vliesmedium, ein Membranmedium
oder eine synthetische Zusammenstellung einer oder mehrerer der
Medienarten.
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Die äußere
Filtermediumstufe 252 ist eine mehrlagige Filtermediumstufe,
die dazu dient, unerwünschte Verunreinigungen oder partikelförmiges Material
aus einem Kraftstoffstrom zu entfernen oder aufzufangen. Die äußere
Filtermediumstufe 252 kann größer oder
dicker als die innere Filtermediumstufe 254 sein und ist
solchermaßen ausgelegt, dass sie im Betrieb für
das Auffangen eines Großteils der unerwünschten
Partikel verantwortlich ist. Insbesondere ist die äußere
Filtermediumstufe 252 gemäß einer Ausgestaltung
dazu ausgelegt, in dem Kraftstoffstrom enthaltene größere
Partikel aufzufangen. Die innere Filtermediumstufe 254 dient
ebenfalls dazu, unerwünschte Verunreinigungen oder Partikel aus
dem Kraftstoffstrom zu entfernen oder aufzufangen. Gemäß einer
Ausgestaltung enthält die innere Filtermediumstufe 254 mehrere
Filtermedienlagen, die dazu ausgelegt sind, kleinere Verunreinigungen oder
Partikel zu entfernen, die von der äußeren Filtermediumstufe 252 nicht
aufgefangen oder entfernt worden sein mögen. Somit entfernt
gemäß einer Ausgestaltung die äußere
Filtermediumstufe 252 einen Großteil der Verunreinigungen
durch Auffangen der größeren Partikel und die
innere Filtermediumstufe 254 entfernt feinere Verunreinigungen,
die die äußere Filtermediumstufe 252 passieren
können.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung umfasst die äußere
Filtermediumstufe 252 ein Koaleszierfiltermedium, welches
dazu dient, kleinere Wassertröpfchen zu größeren
Wassertröpfchen zu koaleszieren. Die äußere
Filtermediumstufe 252 ist dazu ausgelegt, hohen Drücken
zu widerstehen und durch. Verwenden eines Koalesziermediums als
Filtermedium Wassertröpfchen zu vereinigen, die in dem
es durchströmenden Fluid enthalten sind. Das Koaleszierfiltermedium
veranlasst in dem Kraftstoff enthaltenes freies Wasser und emulgiertes
Wasser, sich zu größeren Tropfen zusammenzuschließen.
Die äußere Filtermediumstufe 252 verwendet
vorzugsweise die Technik der Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Koaleszenz,
um jegliches enthaltenes Wasser zu größeren Wassertropfen
zusammenzuführen. Der Kraftstoff neigt dazu aufzusteigen
und die Wassertropfen fallen herunter, wodurch dem Motor 108 sauberer
Kraftstoff zugeführt wird. Das Koaleszierfiltermedium kann
auf Zellulose, Zellulose/Glas-Verbundmaterial, schmelzgeblasenen
Medien, luftgelegten Medien, nassgelegten Medien, gewebten Medien,
vliesartigen Medien, Membranmedien oder einer synthetischen Zusammensetzung
einer oder mehrerer der vorgenannten Medienarten basieren. Es versteht
sich, dass die äußere Filtermediumstufe 252 und
die innere Filtermediumstufe 254 auch Partikel aus dem
Kraftstoffstrom ausfiltern.
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In
das Filterelement 250 eingeführter Kraftstoff
passiert eine Außenfläche 253 der äußeren
Filtermediumstufe 252. Indem der Kraftstoff sich durch die äußere
Filtermediumstufe 252 bewegt, werden Wassertröpfchen
vereinigt, vorzugsweise durch Koaleszieren, um zu größeren
Wassertropfen zu werden. Darüber hinaus werden Verunreinigungen
in dem Kraftstoff ebenfalls durch die äußere Filtermediumstufe 252 aufgefangen.
Sowie der Kraftstoff und die Wassertropfen durch einen Innenflächenbereich 255 der äußeren
Filtermediumstufe 252 austreten, trennen sich die Wassertropfen
von dem Kraftstoff und strömen nach unten zum Boden des
Filterelements 250. Kraftstoff oder Flüssigkeit
strömt weiter zur inneren Filtermediumstufe 254 und
das Wasser setzt sich ab oder strömt abwärts zum
Boden des Spalts 294.
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In
einer Ausgestaltung hat die untere Stirnplatte 258 Öffnungen
oder Durchlässe, die es dem Wasser ermöglichen,
aus dem Filterelement 250 herauszuströmen. Zwischen
der äußeren Filtermediumstufe 252 und
der inneren Filtermediumstufe 254 existiert ein Spalt 294,
der bei der Abtrennung von Wasser aus dem Kraftstoff hilft, indem
er es Partikeln ermöglicht, weiter zu koaleszieren, beispielsweise aufgrund
von zwischen den Partikeln wirkenden Kräften und Wechselwirkungen
und anderen Kräften wie etwa der Schwerkraft und einer
Wechselwirkung mit anderen Oberflächen. In einer Ausgestaltung
umfasst das äußere Koaleszierfiltermedium 252 ein mehrlagiges
Filtermedium.
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In
einer anderen Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein
Wasser adsorbierendes, ein Wasser abtrennendes oder ein Wasser koaleszierendes
Medium, welches jegliche Wassertröpfchen aus dem Kraftstoffstrom
entfernt, adsorbiert oder abtrennt, die unter Umständen
nicht zu der Unterseite des Spalts 294 strömen.
Ferner umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein Partikelfiltermedium,
welches Partikel aus dem Fluid- oder Kraftstoffstrom entfernen kann.
Während das Fluid die innere Filtermediumstufe 254 passiert,
fängt das Wasser adsorbierende Medium die Wassertröpfchen
auf und entfernt sie dadurch aus dem Kraftstoffstrom, beispielsweise
durch eine Saugwirkung oder durch eine Oberflächenströmung
oder durch eine Kombination dieser und/oder anderer Techniken. In
einer Ausgestaltung kann die Außenseite der Filtermediumstufe 254 mit
einem Wasser abweisenden Stoff beschichtet sein oder kann ihn enthalten
oder kann hydrophob sein, was Wasser noch mehr dazu bringt, sich
durch den Spalt 294 zum Boden des Filterelements 250 zu
bewegen. Es versteht sich somit, dass die äußere
Filtermediumstufe 252 Wassertröpfchen veranlassen
kann, aus dem Kraftstoffstrom herauskoalesziert zu werden.
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Die
Wassertröpfchen bewegen sich zu einer Unterseite des Filterelements 250 und
der Kraftstoff strömt weiter durch die innere Filtermediumstufe 254. In
einer anderen Ausgestaltung kann der Separator eine hydrophobe Außenseite
der Filtermediumstufe 254 mit wenigstens einer stromabwärts
befindlichen Absorbierschicht aufweisen, beispielsweise eine Lage
eines Filtermediums, die ein Wasser absorbierendes Polymer oder ähnliches
Material enthält. Bei dieser Ausgestaltung wird die hydrophobe
Außenseite der Filtermediumstufe 254 passierendes
Wasser von der Wasser absorbierenden Schicht absorbiert werden,
wodurch sie anschwillt und den Filterwiderstand erhöht.
Wenn die Wassermenge und der entsprechende Druckverlust zu hoch
werden, wird der Durchfluss zum Motor gedrosselt und der Motor hört auf
zu laufen, wodurch der Motor vor den schädlichen Auswirkungen
des Wassers geschützt wird. In einer anderen Ausgestaltung
umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein mehrlagiges
Filtermedium, welches viele miteinander kombinierte Filtermediumlagen
aufweist, um das Wasser abtrennende Medium 254 zu bilden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein
mehrlagiges Filtermedium, welches viele miteinander kombinierte
Filtermediumlagen aufweist, um das Wasser abtrennende Medium 254 zu
bilden und Wassertröpfchen aufzufangen, die die äußere
Filtermediumstufe 252 und den Spalt 294 passieren,
und sie zu größeren Tropfen zu koaleszieren, die
durch Absetzen oder stromabwärts des Separators 254 entfernt
werden können. In diesem Fall kann die Außenseite
der Filtermediumstufe 254 hydrophob sein, um große Wassertröpfchen
noch mehr dazu zu bringen, sich durch den Spalt 294 zum
Boden des Filterelements 250 zu bewegen, und kann von anschließenden
hydrophoben oder hydrophilen Schichten gefolgt sein, um ein Koaleszieren
zu verbessern.
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In
einer noch anderen repräsentativen Ausgestaltung umfasst
die innere Filtermediumstufe 254 ein Koaleszierfiltermedium,
welches Wasser koaleszieren lässt, das durch die äußere
Filtermediumstufe 252 und den Spalt 294 hindurchgelangt.
Somit umfassen in dieser Ausgestaltung die äußere
Filtermediumstufe 252 und die innere Filtermediumstufe 254 Wasserkoaleszierstufen
oder, mit anderen Worten, das Filterelement 250 enthält
zwei Koaleszierstufen. In anderen Ausgestaltungen kann die äußere
Filtermediumstufe 252 Partikelentfernungsfiltermedien enthalten
und die innere Filtermediumstufe 254 kann Koaleszierfiltermedien
enthalten. Das koaleszierte Wasser wird sich nach unten bewegen
und das Fluid oder der Kraftstoff wird sich nach oben bewegen, bevor
er in die Flüssigkeitskammer 281 eintritt. Somit wird
sauberes Fluid oder wasserfreier Kraftstoff in die Flüssigkeitskammer 281 eintreten,
um stromabwärts verwendet zu werden. Wie bei den vorhergehenden Ausgestaltungen
fangen sowohl die äußere als auch die innere Filtermediumstufe 252 bzw. 254 neben dem
Koaleszieren von Wasser Partikel auf.
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Alle
hierin offenbarten Ausführungsformen können Filtermediumstufen
enthalten, die dazu in der Lage sind, zu koaleszieren, Wasser zu
adsorbieren, Wasser abzutrennen und/oder Partikel aufzufangen. Insbesondere
können, da sie mehrere Filtermediumlagen aufweisen, die äußere
und die innere Filtermediumstufe 252, 254 dazu
gestaltet sein, Wasser zu koaleszieren, das koaleszierte Wasser
zu adsorbieren, Wasser abzutrennen und Partikel aufzufangen. Jede
Lage der Filtermediumstufen 252, 254 kann dazu
ausgelegt sein, unterschiedliche Funktionen auszuführen.
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Bezugnehmend
auf die 3 und 4 ist ein
Filter 300 wiedergegeben, der das Filterelement 250 enthält.
Der Filter 300 hat einen Außenmantel oder ein
Gehäuse 302, welches das Filterelement 250 aufnimmt.
Ein oberer Abschnitt 304 des Mantels 302 enthält
eine äußere Dichtung 306, eine Gewindemutterplatte 308 und
eine innere Dichtung 310. Die Dichtungen 306, 310 und
die Gewindemutterplatte 308 haben eine allgemein zylindrische
Gestalt. Die innere Dichtung 310 ist fest an einer Oberseite 312 der
oberen Stirnplatte 256 angebracht. Die innere Dichtung 310 umfasst
ein L-förmiges Segment 314, das mit einem L-förmigen
Segment 316 der oberen Stirnplatte 256 korrespondiert.
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Die
Gewindemutterplatte 308 hat einen mit Innengewinde versehenen
zylindrischen Teil 318, der von einem zentralen Bereich
eines Basisabschnitts 320 nach oben hervorsteht. Der Gewindeteil 318 hat einen
mit Innengewinde versehenen Abschnitt 322. Ein äußerer
Auskragungsabschnitt 324 der Gewindemutterplatte 308 verläuft
vom Basisabschnitt 320 aufwärts und auswärts
zu einer Innenwand 326 des Mantels 302. Der Mantel 302 kann
ein permanentes oder ein Einweggehäuse aufweisen, das aus
unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Von einem Ende des
Auskragungsabschnitts 324 steht ein Flansch 328 nach
oben hervor. Ein oberer Abschnitt 330 des Mantels 302 übergreift
einen oberen Abschnitt des Flansches 328, um den Mantel 302 am Flansch 328 des
Auskragungsabschnitts 324 zu befestigen.
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Die äußere
Dichtung 306 ist mit einem äußeren oberen
Rand 332 des Mantels 302 verbunden und umfasst
ein abwärts verlaufendes Segment 334, das mit
einem inneren Rand 336 der Gewindemutterplatte 308 verbunden
ist. Die äußere Dichtung 306 dichtet
den Filter 300 gegenüber einem zugehörigen mit
Außengewinde versehenem Anschluss (nicht dargestellt) im
Strömungsweg des Kraftstoffzufuhrsystems 110 ab.
Die innere Dichtung 310 schafft eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung zwischen der Stirnkappe 256 und der Gewindemutterplatte 308.
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Der
Auskragungsabschnitt 324 hat mehrere Öffnungen 338 über
den Umfang des Auskragungsabschnitts 324 verteilt. Im Betrieb
tritt Kraftstoff durch die Öffnungen 338 in die äußere
Filtermediumstufe 252 ein. Der Kraftstoff strömt
dann weiter durch die Außenseite der äußeren
Filtermediumstufe 252. Anschließend verlässt
der Kraftstoff die äußere Filtermediumstufe 252 und
strömt in den Spalt 294, wo die von dem koaleszierenden
Medium erzeugten Wassertröpfchen sich nach unten bewegen,
während der Kraftstoff sich nach oben bewegt. Der Kraftstoff
tritt daraufhin in die innere Filtermediumstufe 254 ein,
in der vorzugsweise jegliches verbleibende Wasser aus dem Kraftstoffstrom
entfernt wird.
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Zurückkommend
auf 3 hat die obere Stirnkappe 256 des Filterelements 250 eine
Oberseite 340 mit einem inneren Durchmesser 342 und
einem äußeren Durchmesser 344. Ein Außenrand 346 der
oberen Stirnkappe 256 hat einen ersten Flansch 348,
der vom Außenrand 346 eine vorbestimmte Distanz
nach unten ragt. Der Flansch 348 befestigt einen Teil eines
Außenrandes 350 der äußeren
Filtermediumstufe 252 in dem ersten Flansch 348.
Ein inneres Segment 352 der oberen Stirnkappe 256 verläuft
von einem inneren Rand 354 der oberen Stirnkappe 256 zu
einem Bodenabschnitt 356, um vorzugsweise eine innere Anschlusskammer 358 zu
bilden.
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Das
innere Segment 352 umfasst auch ein abwärts verlaufendes
Segment 359, das einen Flansch bildet, der an der Außenseite 296 der
inneren Filtermediumstufe 254 befestigt ist. Ein zweiter Flansch 360 ist
an einem Innenrand 362 des Bodenabschnitts 356 angeordnet
und erstreckt sich vom Innenrand 362 abwärts.
Der zweite Flansch 360 hält den oberen Abschnitt 268 der
inneren Filtermediumstufe 254 an Ort und Stelle und ist
mit einem inneren Rand 364 der inneren Filtermediumstufe 254 verbunden.
Der zweite Flansch 360 definiert ein Loch bzw. eine Öffnung,
das bzw. die zur Flüssigkeitskammer 281 führt.
Der äußere Flansch 348, das abwärts
verlau fende Segment 359 und der innere Flansch 360 bilden
U-förmige Aufnahmen gleich oder ähnlich den im
Zusammenhang mit der unteren Stirnkappe 258 dargestellten.
Die U-förmigen Aufnahmen sind wie dargestellt fest an entsprechenden
Enden der Filtermediumstufen 252, 254 angebracht.
Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform U-förmige
Aufnahmen offenbart sind, können die Aufnahmen in anderen Ausführungsbeispielen
andere Formen haben.
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Bezugnehmend
auf die 5 bis 8 hat in
einer anderen Ausgestaltung die obere Stirnkappe 256 einen äußeren
Flansch 400 und eine Oberseite 426. Der Flansch 400 ist
an der Außenseite 401 der äußeren
Filtermediumstufe 252 befestigt. Ein Basisdeckelteil 402 mit
einer zylindrischen Außenwand 404 und einem Boden 406 ist
an eine Oberseite 408 der inneren Filtermediumstufe 254 angebunden.
Das Basisdeckelteil 402 hat einen inneren Flansch 410 und
ein unterer Abschnitt 412 der zylindrischen Außenwand 404 legt
einen äußeren Flansch 414 fest, der an
einer Seite 416 der inneren Filtermediumstufe 254 befestigt
ist. Der innere Flansch 410 definiert eine Öffnung 417 zur
Flüssigkeitskammer 281.
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Ein
oberes Deckelteil 418 mit einem abwärts verlaufenden
Flansch 420, einem Mittelabschnitt 422 und einem
aufwärts verlaufenden Flansch 424 ist mit der
Oberseite 426 der oberen Stirnkappe 256 verbunden.
Der abwärts verlaufende Flansch 420 erstreckt
sich von einem Rand des Mittelabschnitts 422 abwärts
und ist an der Innenseite eines oberen Abschnitts der äußeren
Wand 404 des Basisdeckelteils 402 befestigt. Das
innere Deckelteil 418 kann mit der Oberseite 426 und
der Außenwand 404 des Basisdeckelteils 402 auf
verschiedene Arten verbunden sein, einschließlich aber
nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen
in Klebstoff, oder Ultraschall- oder thermisches Schweißen.
Eine zylindrische Dichtung 428 ist fest an einem unteren
Abschnitt 430 eines Flansches 420 angebracht,
der sich nach unten zum Boden 406 des Basisdeckelteils 402 erstreckt.
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Eine
Gewindemutterplatte 308 ist mit dem oberen Flansch 424 des
oberen Deckelteils 418 verbunden. Ein unterer Abschnitt 434 des äußeren
Auskragungsabschnitts 324 und ein unterer Abschnitt 436 der
Basis 320 sind fest am oberen Deckelteil 418 angebracht.
Der nach oben verlaufende Flansch 424 und die Basis 320 können
mit dem inneren Deckelteil 418 auf verschiedene Arten verbunden
sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf
Einstecken- oder betten, Vergießen in Klebstoff oder thermisches oder
Ultraschallschweißen. Ein Außenrand 438 des äußeren
Auskragungsabschnitts 324 ist mit einer Innenseite 441 des
Mantels 302 verbunden. Der Außenrand 438 positioniert
die Stirnkappe 256 solchermaßen, dass zwischen
dem Flansch 400 und dem Mantel 302 ein Strömungsweg 440 gebildet
wird. Somit tritt im Betrieb Kraftstoff durch die Öffnungen 338 der
Gewindemutterplatte 308 ein und bewegt sich in eine Flüssigkeitskammer 442,
wo sie durch einen Strömungsweg 440 zur äußeren
Filtermediumstufe 252 geleitet wird.
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Zurückkommend
auf 4 umfasst ein unterer Abschnitt 380 des
Mantels 302 eine Feder 382, die in einem Innenraum 384 des
Mantels 302 angeordnet ist. Die Feder 382 steht
in Verbindung mit einer Innenseite 386 des Mantels 302 und
einer Unterseite 388 des unteren Bodenabschnitts 390.
Die Feder 382 bringt eine nach oben gerichtete Kraft auf
die Unterseite 388 des unteren Bodenabschnitts 390 auf, um
die Stirnplatte 256 gegen das obere Deckelteil 418,
das obere Deckelteil 418 gegen die Gewindemutterplatte 308 und
die Gewindemutterplatte 308 gegen den gekrümmten
Abschnitt des Mantels 302 zu drücken. Dies hilft
weiter dabei, alle der entsprechenden Bauteile oder Elemente aneinander
festzulegen.
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Gemeinsam
bezugnehmend auf die 6 und 7 wird ein
Abschnitt des in 5 wiedergegebenen Filterelements 250 genauer
dargestellt. Das Basisdeckelteil 402 ist mit der Oberseite 408 der
inneren Filtermediumstufe 254 verbunden. Das Basisdeckelteil 402 hat
gegenüberliegende Flansche 410, 414,
die sich vom äußeren und inneren Rand des Bodens 406 des
Basisdeckelteils 402 nach unten erstrecken. Das Basisdeckelteil 402 weist
auch ein nach oben verlaufendes Segment 404 auf, das sich
von einem Außenrand 412 des Bodens 406 vertikal
nach oben erstreckt. Der Flansch 414 befestigt den Außenrand
der inneren Filtermediumstufe 254 am Basisdeckelteil 402.
Der Boden 406, der äußere Flansch 414 und
der innere Flansch 410 bilden eine U-förmige Aufnahme,
die das Basisdeckelteil 402 am oberen Abschnitt der inneren
Filtermediumstufe 254 befestigt.
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Das
nach oben verlaufende Segment 404 des Basisdeckelteils 402 legt
eine zylindrische obere Kammer 443 fest. Der innere Flansch 410 des
Basisdeckelteils 402 definiert eine zylindrische untere Öffnung 417.
Das Basisdeckelteil 402 weist auch mehrere ovale Löcher 445 auf,
die nahe einem oberen Rand 447 des nach oben verlaufenden
Segments 404 angeordnet sind. Wie im Folgenden erläutert, kann
Vergussmaterial oder Klebstoff in und um die Öffnungen 445 herum
angeordnet werden, um das Basisdeckelteil 402 am Außenrand
der äußeren Filtermediumstufe 252 zu
befestigen.
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Bezugnehmend
auf 8 ist ein Abschnitt des in den 6 und 7 wiedergegebenen
Filterelements 250 innerhalb eines Abschnitts eines Filters 550 angeordnet
darge stellt. Wie gezeigt ist ein innerer Abschnitt 552 des
Basisdeckelteils 402 mit einer Schicht Vergussmaterial 554 bedeckt
worden. Das Vergussmaterial 554 bildet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung
zwischen dem Basisdeckelteil 402 und dem oberen Deckelteil 418 des
Filters 550. Eine zweite Schicht Vergussmaterial 556 kann
dazu verwendet werden, eine innere Verbindung 558 abzudichten,
an der das innere Deckelteil 418 an die Unterseite der
Gewindemutterplatte 308 stößt. Ein Flüssigkeitszufuhrrohr 560 ist
als sich durch die Öffnung 417 im Basisdeckelteil 402 erstreckend
und nach unten in die Flüssigkeitskammer 281 ragend
dargestellt.
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Bezugnehmend
auf 9 ist eine weitere Ausführungsform eines
Filterelements 250 dargestellt. Das Filterelement 250 umfasst
eine innere Filtermediumstufe 600 und eine äußere
Filtermediumstufe 602, die radial nach außen von
der inneren Filtermediumstufe 600 beabstandet ist. Wie
zuvor erläutert ist die äußere Filtermediumstufe 602 aus
einem Material gebildet, welches dazu in der Lage ist, in einem
Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom enthaltenes freies Wasser
und emulgiertes Wasser zu koaleszieren. Die innere Filtermediumstufe 600 besteht aus
einem Wasser abtrennenden Medium, welches Wasser aus dem Kraftstoffstrom
abtrennen kann, so dass Wasser nicht nach stromabwärts
strömt, wo der Kraftstoff verwendet wird. Darüber
hinaus sind die äußere Filtermediumstufe 602 und
die innere Filtermediumstufe 600 dazu in der Lage, unerwünschte Partikel
aus dem Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom zu entfernen
oder aufzufangen.
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In
anderen Ausgestaltungen ist die innere Filtermediumstufe 600 aus
einem Material gebildet, welches dazu in der Lage ist, in einem
Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom enthaltenes freies Wasser
und emulgiertes Wasser zu koaleszieren. Somit können sowohl
die äußere Filtermediumstufe 602 als
auch die innere Filtermediumstufe 600 koaleszierende Filtermedien
enthalten. In dieser Ausgestaltung hat das Filterelement 250 somit
zwei Filterstufen, die Wasser koaleszierend wirken. In einer anderen
repräsentativen Ausgestaltung umfasst die äußere
Filtermediumstufe 602 Partikelfiltermedien und die innere
Filtermediumstufe 600 umfasst koaleszierende Filtermedien.
Die innere Filtermediumstufe 600 und die äußere Filtermediumstufe 602 fangen
ferner unerwünschte Partikel aus dem Flüssigkeits-
oder Kraftstoffstrom auf.
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Die
innere Filtermediumstufe 600 erstreckt sich zwischen einer
ersten unteren Stirnkappe 604 und einer oberen Endplatte 606.
Die erste untere Stirnkappe 604 weist ein Paar gegenüberliegender Flansche 608 auf,
die sich von einem Bodenabschnitt 610 der ersten unteren
Stirnkappe 604 nach oben erstrecken. Die Flansche 608 und der
Bodenabschnitt 610 bilden ein U-förmiges Eingriffsbauteil 612,
das an einem unteren Abschnitt 614 der inneren Filtermediumstufe 600 befestigt
ist. Die innere Filtermediumstufe 600 kann in dem U-förmigen
Eingriffsbauteil 612 und an einer Unterseite 616 der
oberen Endplatte 606 durch verschiedene Befestigungsverfahren befestigt
sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf
Einstecken oder -betten, Vergießen mit Klebstoff und Ultraschall-
oder thermisches Schweißen. Obwohl hier U-förmige
Eingriffsbauteile 612 offenbart sind, ist es denkbar, dass
die Eingriffsbauteile 612 bei anderen Ausführungsbeispielen
andere Formen haben können.
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Die äußere
Filtermediumstufe 602 erstreckt sich zwischen einer zweiten
unteren Stirnkappe 618 und der oberen Endplatte 606.
Die zweite untere Stirnkappe 618 weist ein Paar gegenüberliegender Flansche 620 auf,
die sich von einem Bodenabschnitt 622 der zweiten unteren
Stirnkappe 618 nach oben erstrecken. Die Flansche 620 und
der Bodenabschnitt 622 bilden ein U-förmiges Eingriffsbauteil 624, das
an einem unteren Abschnitt 626 der äußeren
Filtermediumstufe 602 befestigt ist. Die äußere
Filtermediumstufe 602 kann in dem U-förmigen Eingriffsbauteil 624 und
an der Unterseite 616 der oberen Endplatte 606 mittels
verschiedener Anbringungsverfahren befestigt sein, einschließlich
aber nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen
mit Klebstoff und Schweißen.
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Die äußere
Filtermediumstufe 602 hat eine Länge, die größer
ist als die der inneren Filtermediumstufe 600. Die Längendifferenz
bildet einen Spalt 605 zwischen einer Unterseite 601 der
inneren Filtermediumstufe 600 und einer Unterseite 603 der äußeren
Filtermediumstufe 602. Ein horizontaler oder radialer Spalt 652 besteht
zwischen einem Außenrand 650 der inneren Filtermediumstufe 600 und
einem Innenrand 654 der äußeren Filtermediumstufe 602. Der
Radialspalt 652 ermöglicht es Wasser, das in der äußeren
Filtermediumstufe 602 koalesziert ist, sich nach unten
zu bewegen, sobald die von der äußeren Filtermediumstufe 602 gebildeten
Wassertröpfchen aus der äußeren Filtermediumstufe 602 austreten.
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Obwohl
nicht dargestellt, kann das Filterelement 250 in einem
Mantel 302 angeordnet sein, der eine Gewindemutterplatte 308 ähnlich
der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen Offenbarten
aufweist. Die obere Endplatte 606 hat einen Flansch 628,
der sich von einem Bodenabschnitt 630 der oberen Endplatte 606 nach
unten erstreckt. Ein Abschnitt eines Außenrands 632 der äußeren
Filtermediumstufe 602 ist mit dem Flansch 628 der
oberen Endplatte 606 verbunden.
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Bezugnehmend
auf 10 ist eine Schnittansicht eines weiteren repräsentativen
Filterelements 700 dargestellt. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
hat das Filterelement 700 eine innere Filtermediumstufe 702 und
eine äußere Filtermediumstufe 704. Die äußere
Filtermediumstufe 704 koalesziert Wasser, so dass das Wasser
größere Wassertröpfchen bildet, und die
innere Filtermediumstufe 702 trennt jegliches Wasser ab,
das nach dem Verlassen der äußeren Filtermediumstufe 704 verbleibt.
Wie zuvor erläutert, bewegen sich Wassertröpfchen,
die aus der Filtermediumstufe 704 austreten, nach unten
zu einer Unterseite 706 des Filterelements 700.
Alle Wassertröpfchen, die den unteren Flächenbereich 706 des
Filterelements 700 nicht erreichen, treten in die innere
Filterstufe 702 ein, die sie aus dem Kraftstoffstrom entfernt.
Darüber hinaus entfernen die innere Filtermediumstufe 702 und
die äußere Filtermediumstufe 704 unerwünschte
Partikel aus dem Flüssigkeitsstrom.
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Das
Filterelement 700 umfasst eine obere Endplatte oder einen
Deckel 708 und eine untere Endplatte oder einen Deckel 710.
Die obere Endplatte 708 hat ein oberes Deckelsegment 712 und
ein unteres Deckelsegment 714. Das obere Deckelsegment 712 ist
allgemein zylindrisch und weist ein kreisförmiges, männliches
Anschlussteil 716 auf, das von einer Unterseite 718 des
oberen Deckelsegments 712 nach unten hervorsteht. Das untere
Deckelsegment 714 ist ebenfalls allgemein zylindrisch und
hat einen kleineren Durchmesser als das obere Deckelsegment 712.
Das untere Deckelsegment 714 hat ein kreisförmiges,
weibliches Anschlussteil 720, das von einer Unterseite 722 des
unteren Deckelsegments 714 nach unten hervorsteht. Das
männliche Anschlussteil 716 des oberen Deckelsegments 712 ist fest
innerhalb des weiblichen Anschlussteils 720 des unten Deckelsegments 714 angebracht.
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Ein
oberer Abschnitt 724 der inneren Filtermediumstufe 702 ist
mit der Unterseite 718 des oberen Deckelsegments 712 verbunden.
Ein oberer Abschnitt 726 der äußeren
Filtermediumstufe 704 ist mit der Unterseite 722 des
unten Deckelsegments 714 verbunden. Die Filtermediumstufen 702, 704 können mit
dem oberen und dem unteren Deckelsegment 712, 714 auf
verschiedene Arten verbunden sein, einschließlich aber
nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen
mit Klebstoff oder Ultraschall- oder thermisches Schweißen.
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Die
untere Endplatte 710 kann ein einstückiges Teil
umfassen, das eine erste U-förmige Aufnahme 728 und
eine zweite U-förmige Aufnahme 730 aufweist. Die
erste U-förmige Aufnahme 728 dient dazu, einen
unteren Abschnitt 732 der äußeren Filtermediumstufe 704 an
der unteren Endplatte 710 zu befestigen. Die zweite U-förmige
Aufnahme 728 dient dazu, einen unteren Abschnitt 734 der
inneren Fil termediumstufe 702 an der unteren Endplatte 710 zu
befestigen. Die erste U-förmige Aufnahme 728 hat einen äußeren
Flansch 736, der von einem Bodenabschnitt 738 der
unteren Endplatte 710 nach oben hervorsteht. Ein zweiter
Flansch 740 ragt von ungefähr dem Mittelteil der
unteren Endplatte 710 nach oben hervor. Die erste und die
zweite U-förmige Aufnahme 728, 730 teilen
sich den zweiten Flansch 740. Obwohl hier U-förmige
Aufnahmen offenbart sind, sind anders geformte Aufnahmen denkbar.
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Ein
dritter Flansch 742 steht von einem zweiten Bodenabschnitt 744 der
zweiten U-förmigen Aufnahme 730 nach oben hervor.
Der dritte Flansch 742 bildet eine Öffnung 746 in
der unteren Endplatte 710, so dass ein Flüssigkeitsleitungsrohr 560 (beispielsweise
wie in 8 gezeigt) in einen Innenraum 748 eingeführt
werden kann, der durch die innere Filtermediumstufe 702 festgelegt
ist. Eine Dichtung 750 ist fest an einem äußeren
Abschnitt des dritten Flansches 742 und einem unteren Abschnitt 752 des zweiten
Bodenabschnitts 744 angebracht. Die Dichtung 750 schafft
eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Filter 700 und
dem Flüssigkeitsleitungsrohr 560.
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Bezugnehmend
auf die 10 und 11 hat,
um die Wasserabtrennung bei Flüssigkeitsanwendungen zu
unterstützen, die innere Filtermediumstufe 702 eine
erste Länge ("L1") und die äußere Filtermediumstufe 704 eine
zweite Länge ("L2"), die länger als die erste
Länge L1 ist. Die Differenz zwischen der ersten Länge
L1 und der zweiten Länge L2 ergibt einen vertikalen Spalt 754 zwischen
dem Boden der inneren Filtermediumstufe 702 und dem Boden
der äußeren Filtermediumstufe 704. Eine
Vielzahl unterschiedlicher Spaltgrößen ist denkbar.
Ein sich horizontal erstreckender Raum oder Radialspalt 756 ist
zwischen der inneren Filtermediumstufe 702 und der äußeren
Filtermediumstufe 704 vorgesehen. Der zweite Flansch 740 der
unteren Endplatte 710 kann mehrere Öffnungen 758 aufweisen,
die es Wasser erlauben, aus der Bodenfläche des Filterelements 700 durch
die untere Endplatte 710 auszuströmen.
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Zwar
ist die Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung
dargestellt und genau beschrieben worden, jedoch ist selbige als
erläuternd und nicht beschränkend anzusehen, wobei
es sich versteht, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden sind und dass alle Änderungen
und Abwandlungen, die im Rahmen der Erfindung liegen, geschützt
sein sollen. Es sollte verstanden werden, dass obschon der Gebrauch
von Wörtern wie bevorzugt, vorzugsweise oder noch bevorzugter,
die in der vorstehenden Beschreibung verwen det wurden, angeben, dass
das so beschriebene Merkmal wünschenswerter sein kann,
es dennoch nicht erforderlich sein kann und Ausführungsformen
ohne es als im Rahmen der Erfindung angesehen werden können,
wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche festgelegt ist.
Beim Lesen der Ansprüche soll die Verwendung von Wörtern
wie "ein", "eine", "zumindest ein" oder "zumindest ein Teil" keine
Absicht bedeuten, den Anspruch auf nur ein einziges Teil einzuschränken,
außer speziell in dem Anspruch abweichend angegeben. Bei
Verwendung der Begriffe "zumindest ein Teil" und/oder "ein Teil"
kann der Gegenstand einen Teil und/oder den gesamten Gegenstand
umfassen, außer speziell abweichend angegeben.
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Zusammenfassung
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Austauschbare Filterelemente mit mehreren
Filtermedien sowie zugehörige Filtrationssysteme, -techniken
und -verfahren
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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement mit einem äußeren
Filtermedium und einem inneren Filtermedium. Das äußere
Filtermedium vermag in einem Flüssigkeitsstrom vorhandene
Partikel zu entfernen und/oder in dem Flüssigkeitsstrom
vorhandenes Wasser zu koaleszieren. Das innere Filtermedium vermag
Partikel aus dem Flüssigkeitsstrom zu entfernen und Wasser
aus dem Flüssigkeitsstrom abzutrennen. Weitere Ausführungsformen
betreffen spezielle Vorrichtungen, Geräte, Systeme und
Verfahren betreffend Kraftstofffilter und Filtration.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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