DE19736029C2 - Einrichtung zum Entgasen eines Filters - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entgasen bzw.
Entlüften eines Filters, insbesondere eines Kraftstoffil
ters, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Filter für eine derarti
ge Einrichtung.
Bei Filtern, insbesondere bei Kraftstoffiltern, kann sich
auf seiner Zuström- bzw. Rohseite im Filtergehäuse Luft oder
Gas ansammeln. Das zum Filtern des Fluids zur Verfügung ste
hende Filtervolumen kann dadurch erheblich reduziert werden.
Außerdem ist die im ungenutzten Filtervolumen verbleibende
Filterfläche regelmäßig von der zu filternden Flüssigkeit
benetzt, so daß diese Filterfläche zumindest bei relativ
niedrigen Differenzdrücken für Gase nahezu undurchlässig
ist. Das schädliche Gasvolumen kann somit auch nicht über
die Reinseite des Filters entweichen. Insbesondere bei mo
dernen Kraftstoffeinspritzanlagen wird der Kraftstoff von
einer zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Kraftstoffilter
in der Kraftstoffzuführung angeordneten Kraftstoffpumpe
durch den Kraftstoffilter angesaugt. Der sich dadurch im
Kraftstoffilter ausbildende Unterdruck macht eine herkömmli
che Entlüftung, bspw. durch eine einfache Entlüftungsboh
rung, unmöglich. Aufgrund des im Filter herrschenden Unter
druckes würde eine mit der Atmosphäre kommunizierende Ent
lüftungsbohrung den gegenteiligen Effekt haben und das Fil
ter würde sich mit Luft vollsaugen.
Aus der nachveröffentlichten DE 196 39 283 A1 ist eine Ein
richtung der eingangs genannten Art bekannt, mit der verhin
dert werden soll, daß sich bei einem Kraftstoffilter, durch
das Kraftstoff angesaugt wird, rohseitig möglichst kein aus
geschiedenes Gas ansammelt. Dadurch soll unter anderem ver
mieden werden, daß rohseitig angesammeltes Gas schlagartig
durch das Filter hindurchtritt und den Motorbetrieb stört.
Zu diesem Zweck führt bei der bekannten Einrichtung rohsei
tig an einer lotrecht oben gelegenen Stelle, an der sich vor
dem ersten Filterkörper aus dem Kraftstoff ausgetretenes Gas
ansammelt, ein den ersten Filterkörper überbrückender mit
einem zweiten Filterkörper versehener Bypass zur Filterrein
seite. Dabei ist der durch die Geometrie des Bypasses mögli
che Bypassmengenstrom erheblich geringer als der durch den
ersten Filterkörper führbare Mengenstrom.
Aus der DE 43 30 840 C1 ist ein Flüssigkeitsfilter bekannt,
das in einem stehend angeordneten Filtergehäuse einen Ring
filtereinsatz mit Innenzarge enthält. Die Innenzarge besitzt
dabei ein Steigrohr, das an seiner offenen Unterseite mit
einem Ableitungskanal kommuniziert und an seiner Oberseite
über eine schwimmergesteuerte Entlüftungsöffnung mit der
Rohseite des Ringfiltereinsatzes verbunden ist. Bei im Fil
tergehäuse ansteigendem Flüssigkeitspegel kann oberhalb des
Flüssigkeitspegels befindliches Gas durch die Entlüf
tungsöffnung aus dem Filtergehäuse abströmen. Sobald der
Flüssigkeitspegel hinreichend angestiegen ist, verschließt
der Schwimmer die Entlüftungsöffnung.
Aus der GB 2 129 329 B ist außerdem eine Einrichtung be
kannt, mit deren Hilfe Wasser aus einem Kraftstoffilter ent
fernt werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Tauchrohr bis zum
Grund des Filters eingeführt. Das Tauchrohr ist mit einem
Unterdruck beaufschlagt, um das sich am Filterboden sammeln
de Wasser aus dem Gehäuse abzusaugen. Dabei wird der Unter
druck mit Hilfe einer Venturi-Düse erzeugt, die von einem
Nebenstrom der Luftzuführungsleitung des Verbrennungsmotors
durchströmt ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein. Filter der eingangs genannten Art, das zur Durch
strömung mit der zu filternden Flüssigkeit an seiner Rein
seite mit einem Unterdruck beaufschlagt ist, eine andere
Möglichkeit anzugeben, Luft bzw. Gase, die sich ggf. im Fil
ter ansammeln, zu entfernen.
Dieses Problem wird mit einer Einrichtung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung beruht dabei auf dem allgemeinen Gedanken, daß
die sich im Filter befindlichen Gase mit Hilfe von Saugmit
teln abgesaugt werden können, die einen Unterdruck erzeugen,
der betragsmäßig zumindest geringfügig größer als der im
Filterinneren herrschende Unterdruck ist. Des weiteren wird
eine vorhandene Flüssigkeitsrückführung, insbesondere eine
Kraftstoffrückführung, ausgenutzt, um das Saugmittel anzu
treiben. Dadurch werden zumindest für den Antrieb des Saug
mittels keine zusätzlichen Aggregate, Leitungen oder der
gleichen benötigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ein
richtung weist die Merkmale des Anspruches 2 auf. Hierbei
wird die Verwendung von Saugmitteln vorgeschlagen, die zur
Erzeugung des Ansaugdruckes fluiddynamische Effekte ausnut
zen, die sich bei der Durchströmung des jeweiligen Saugmit
tels von der zurückgeführten Flüssigkeit, insbesondere vom
zurückgeführten, überflüssigen Kraftstoff, ausbilden.
Vorteilhafterweise kann ein anderes Ausführungsbeispiel mit
den Merkmalen des Anspruches 3 ausgestattet sein. Dabei wird
eine möglichst vollständige Entlüftung bzw. Gasentfernung
erzielt.
Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Filters, das mit den Merk
malen des Anspruches 6 ausgestattet ist, kann eine besonders
kompakte Baugruppe ausgebildet werden, die einfach montier
bar und ohne weiteres an die Kraftstoffrückführung an
schließbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den
Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles anhand einer Zeichnung, in der ein
Kraftstoffkreislauf schematisch wiedergegeben ist.
Entsprechend der Zeichnung saugt eine Kraftstoffeinspritz
pumpe 1 über eine Ansaugleitung 2 gefilterten Kraftstoff von
der Reinseite eines Kraftstoffilters 3 an. Im Inneren des
Kraftstoffilters 3 ist ein im wesentlichen zylindrisches,
ringförmiges Filterelement 4 angeordnet, das im gezeigten
Ausführungsbeispiel radial von außen nach innen entsprechend
den Pfeilen a von dem zu filternden Kraftstoff durchströmt
wird. Ein derartiges Filterelement 4 ist an seiner entspre
chend der Zeichnung unteren Stirnseite geschlossen ausgebil
det und an seiner oberen Stirnseite an die mit dem Inneren
des Filterelementes 4 kommunizierende Ansaugleitung 2 abge
dichtet angeschlossen. Der zu reinigende Kraftstoff wird dem
Filter 3 rohseitig über eine Zulaufleitung 5 zugeführt, die
den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 6 ansaugt.
Beispielsweise nach dem Austausch eines Filterelementes 4
kann im Filtergehäuse eine große Luftmenge enthalten sein.
Im Inneren des Filters 3 können sich aber auch während des
Betriebes, insbesondere wenn der Kraftstoff das Filterele
ment 4 durchdringt, Gase aus dem Kraftstoff ausscheiden und
sich vorzugsweise im oberen Bereich des Filters 3 ansammeln,
wobei sich ein schädliches Gasvolumen 7 ausbildet. Dieses
Gasvolumen 7 verdrängt das für die Filterung des Kraftstof
fes zur Verfügung stehende Filtervolumen, so daß sich der
Durchsatz durch das Filter 3 zunehmend verringert bis für
den Verbrennungsmotor bzw. für die Einspritzanlage zu wenig
gefilterter Kraftstoff zur Verfügung steht. Ein Gasvolumen 7
im Filter 3 hat außerdem zur Folge, daß eine außen am Filter
3 angebrachte Kraftstoffheizvorrichtung, aufgrund der ver
kleinerten Übertragungsfläche, die für eine ausreichende
Temperierung des Kraftstoffes erforderliche Wärmeenergie
nicht auf den Kraftstoff übertragen kann.
Ein Absaugen des schädlichen Gasvolumens 7 über die Ansau
gleitung 2 durch die Einspritzpumpe 1 kann regelmäßig nicht
erfolgen, da die vom Kraftstoff durchtränkte Filterfläche
des Filterelementes 4 bei den üblicherweise vorliegenden
Differenzdrücken gasundurchlässig ist. Außerdem ist ein Ab
saugen der Gase durch die Filterfläche ohnehin unerwünscht,
da die Durchdringung der Filterfläche mit Gas regelmäßig
schwallartig erfolgt, so daß relativ große Gasblasen durch
die Ansaugleitung 2 transportiert werden, die insbesondere
für die Einspritzanlage und die Zündanlage des Motors pro
blematisch sind.
Im oberen Bereich des Kraftstoffilters 3, das heißt an einer
Stelle, die im Montagezustand des Kraftstoffilters 3 aus hy
drostatischer Sicht oben liegt, ist eine Entlüftungsöffnung
8 angebracht. An dieser Entlüftungsöffnung 8 ist ein Saug
mittel 9 an seiner Saugseite angeschlossen. Dieses Saugmit
tel 9, das beispielsweise als eine Injektorpumpe oder als
eine Art Saug- oder Wasserstrahlpumpe ausgebildet sein kann,
ist dabei in eine Kraftstoffrückführungsleitung 10 einge
setzt, und wird vom zurückgeführten Kraftstoff durchströmt.
Die bei der Durchströmung entstehenden fluiddynamischen Ef
fekte werden zur Erzeugung eines Unterdruckes ausgenutzt.
Dabei wird das im Kraftstoffilter 3 enthaltene Gas entspre
chend dem Pfeil b von der Saugpumpe 9 durch die Entlüftungs
öffnung 8 abgesaugt, dabei mit dem Kraftstoff verwirbelt
oder vermischt und über die Kraftstoffrückführungsleitung 10
in den Kraftstofftank 6 abgeführt. Dabei reduziert sich das
Gasvolumen 7 im Kraftstoffilter 3.
Wenn das Gasvolumen 7 vollständig abgesaugt ist, kann durch
die Entgasungs- beziehungsweise Entlüftungsöffnung 9 rohsei
tiger Kraftstoff in die Kraftstoffrückführungsleitung 10
eindringen. Da für die Entgasung aber schon eine relativ
kleine Öffnungsfläche in der Entgasungsöffnung 9 ausreichend
ist, weist die sich gegebenenfalls einstellende Bypaßströ
mung einen sehr geringen Volumenstrom auf, der regelmäßig in
Kauf genommen werden kann. Es können aber auch nicht darge
stellte Ventilmittel vorgesehen sein, die dafür sorgen, daß
kein rohseitiger Kraftstoff durch die Entlüftungsöffnung 9
austritt, wenn das Gasvolumen 7 einen minimalen Wert er
reicht. Dies kann beispielsweise dann von Interesse sein,
wenn der bereits gefilterte Kraftstoff in der Kraft
stoffrückführungsleitung 10 nicht mit dem ungefilterten
Kraftstoff aus der Rohseite des Kraftstoffilters 3 vermischt
werden soll.
Da eine moderne Einspritzpumpe 1 stets mehr Kraftstoff för
dert, als der Verbrennungsmotor auch unter Höchstlast ver
brauchen kann - beispielsweise um die Kraftstoffeinspritz
pumpe 1 zu kühlen -, muß der anfallende überflüssige Kraft
stoff in den Kraftstofftank 6 zurücktransportiert werden.
Dies erfolgt über die Kraftstoffrückführungsleitung 10. So
mit kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung das Saugmit
tel 9 in die ohnehin vorhandene Rückführungsleitung 10 ein
gesetzt und der darin zurückströmende Kraftstoff als Antrieb
für das Saugmittel 9 verwendet werden. Auf diese Weise sind
keine zusätzlichen Antriebsmittel für das Saugmittel 9 not
wendig.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, kann das
Saugmittel 9 bereits im Gehäuse des Filters 3 integriert
sein, so daß zum Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung
nur ein bisheriger Kraftstoffilter 3 gegen einen mit dem
Saugmittel 9 ausgerüsteten Kraftstoffilter 3 ausgewechselt
und an die Kraftstoffrückführungsleitung 10 angeschlossen
werden muß.
Claims (6)
1. Einrichtung zum Entgasen eines Filters, an dessen Rein
seite die zu filternde Flüssigkeit angesaugt wird, wobei ein
Saugmittel (9) zum Absaugen des Gases vorgesehen ist, das
rohseitig an das Filter (3) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Saugmittel (9) durch die Flüssigkeit einer Flüssig
keitsrückführung angetrieben ist, die durch das Filter (3)
angesaugte, überflüssige Flüssigkeit in einen Flüssigkeit
stank (6) zurückleitet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Saugmittel (9) eine Wasserstrahlpumpe, Injektorpumpe
oder dergleichen ist, die an eine Flüssigkeitsrückführungs
leitung (10) der Flüssigkeitsrückführung angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Saugmittel (9) mit dem hydrostatisch höchsten Punkt
im Inneren des in seiner Montagegestellung befindlichen Fil
ters (3) kommunizierend verbunden ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ventilmittel vorgesehen sind, die ein Absaugen der zu
filternden Flüssigkeit durch das Saugmittel (9) verhindern.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilmittel mit einem Schwimmer zusammenwirken, der
im Inneren des Filters (3) angeordnet ist.
6. Filter für eine Einrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Saugmittel (9) in einem Gehäuse des Filters (3) in
tegriert ist.
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ID=7839490
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