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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Flüssigkeitsfilter mit eingebautem Druckregler für Kraftstoffe nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.
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Es ist schon ein solches Flüssigkeitsfilter mit eingebautem Druckregler für Kraftstoffe aus der
US 5 078 167 A1 bekannt, bei der die sonst separaten Bauteile wie Filter und Druckregler in einer gemeinsamen Einheit zusammengefaßt sind und wie sie unter der Bezeichnung Returnless Fuel Systems (RLFS) bekannt sind. Bei diesem Flüssigkeitsfilter arbeitet der Druckregler mit einer Membran, welche von dem zu regelnden Druck am Ablaufanschluß gegen die Kraft einer Feder beaufschlagt ist. Von Nachteil bei diesem Flüssigkeitsfilter ist, daß hier das Filterelement von innen nach außen durchströmt wird, was zu einer beträchtlichen Reduzierung der Standzeit führen kann; infolge von Schmutzablagerungen können sich Brücken bilden, welche die Eintrittsquerschnitte verkleinern, was besonders beim Anfall großer Schmutzmengen kritisch ist. Ferner muß hier der Druck von der Reinseite des Filterelements auf eine Seite der Membran zurückgeführt werden, wozu an der Membran eine aufwendige Kammerbildung erforderlich ist. Ferner ist hier ungünstig, daß der Druckregler zwischen Zulaufanschluß und Tankanschluß geschaltet ist und somit also voll auf der Schmutzseite des Filterelements liegt. Dadurch können Schmutzpartikel in das Ventil des Druckreglers gelangen und dessen Funktion beeinträchtigen. Bei diesem Druckregler stellt das eigentliche Ventil ein von der Membran getrenntes Bauteil dar, was zu einer relativ aufwendigen Bauweise führt, die auch viele Blechformteile benötigt. Die ringförmige Membran muß an ihrem inneren und an ihrem äußeren Rand eingespannt werden, wodurch das Driftrisiko erhöht wird. Außerdem ist dieses Filter zum Einbau in einem Tank ausgebildet und hat einen ungeführten Kraftstoffrücklauf, so daß es sich schlecht zum Anschließen mittels Leitungen eignet. Vor allem aber wird die Funktion des Druckreglers von einem eventuellen Rückstaudruck, wie er besonders bei Verwendung von Strahlpumpen im Tank auftritt, störend beeinflußt.
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Ferner ist aus der
DE 195 36 084 A1 , insbesondere
4 und
5, ein Flüssigkeitsfilter mit eingebautem Druckregler bekannt, bei dem viele der vorerwähnten Nachteile vermieden sind, indem vor allem der Druckregler auf der Reinseite des Filters liegt, den störenden Einfluß von einem Rückstaudruck vermeidet und zudem im Gehäusedeckel integriert ist. Es kann jedoch hier von Nachteil sein, daß der gasgefüllte Federraum, in welchem die die Membran belastende Feder untergebracht ist, im Inneren des druckmittelgefüllten Gehäuses liegt. Zudem kann die Lage der verschiedenen Anschlüsse am Gehäusedeckel und am becherförmigen Gehäuseteil sowie die Art der Durchführung der Belüftung des Federraums über ein Zentralrohr von Nachteil sein, insbesondere bei der Montage und der Einstellung des Flüssigkeitsfilters mit integriertem Druckregler.
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Da der Druckregler durch Verdrücken des becherförmigen Gehäuseteils eingestellt wird muß die Länge der Durchführung variieren; dies bedeutet die Gefahr einer Undichtheit. Eventuell kann auch der Regeldruck beim Montieren nochmals unabsichtlich verändert werden. Die Einstellung muß vor der Endmontage erfolgen, woraus eine größere Toleranz des Regeldrucks des fertigen Erzeugnisses resultiert.
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Die
DE 44 30 471 A1 zeigt einen Flüssigkeitsfilter mit einem eingebauten Druckregler, bei dem sich die Schließfeder des Druckreglers innerhalb einer an ein Gehäuseteil des Flüssigkeitsfilters angeformten Federraumausstülpung befindet.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter mit eingebautem Druckregler für Kraftstoffe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei dieser Integration und Anordnung des Druckreglers im Gehäusedeckel eine besonders einfache, kompakte und kostengünstige Bauweise ermöglicht wird. Die Montage des Flüssigkeitsfilters gestaltet sich erheblich leichter, wobei die Einstellung der außenliegenden Feder im Druckregler nachträglich beeinflußbar ist. Auch die Ausbildung, Anordnung und Gestaltung des Zentralrohrs begünstigt eine sichere und einfache Montage des Flüssigkeitsfilters. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Tankanschluß an das Zentralrohr angeschlossen ist, so daß eventuelle Undichtigkeiten nicht so stören können, wie bei einem an das Zentralrohr angeschlossenen belüfteten Anschluß. Auch der Einbau des Zentralrohrs läßt sich auf einfache und günstige Weise durchführen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Flüssigkeitsfilters mit eingebautem Druckregler möglich. Dabei lassen sich gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 vorteilhafte Bauweisen erreichen, wobei die Teile des Gehäuses als Fließpreßteile hergestellt werden. Ferner ergeben sich besonders zweckmäßige Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 6 bis 8, wenn die Gehäuseteile als Ausgangsmaterial flaches Blechmaterial verwenden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.
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Zeichnung
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsfilters mit eingebautem Druckregler für Kraftstoff in vereinfachter Darstellung, 2 eine perspektivische, geschnittene Darstellung des Gehäusedeckels mit integriertem Druckregler nach 1 und 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem als Einsteckmodul ausgebildeten Druckregler in stark vereinfachter Darstellung und 4 als Einzelheit den Druckregler-Deckel des Druckreglers nach 3 in einer Vorderansicht.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt ein Flüssigkeitsfilter 10 mit eingebautem Druckregler 11 für Kraftstoffe, wobei das Flüssigkeitsfilter 10 im wesentlichen als Leitungsfilter aufgebaut ist und der Druckregler 11 in einem Gehäusedeckel integriert ist.
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Das Flüssigkeitsfilter 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das im wesentlichen aus einem becherförmigen Gehäuseteil 13 und einem zugehörigen Gehäusedeckel 14 besteht, die beide als Fließpreßteile aus Aluminium herstellbar sind. Diese beiden Teile 13, 14 sind an ihrem äußeren Rand 15 miteinander verschweißt. An dem becherförmigen Gehäuseteil 13 ist an dessen Boden 16 ein Zulaufanschluß 17 vorgesehen, über den vom Tank kommender Kraftstoff dem Flüssigkeitsfilter 10 zugeführt wird. Ferner ist an diesem Boden 16 zentral in der Längsachse ein Tankanschluß 18 ausgebildet, über den beim Ansprechen des Druckreglers 11 Kraftstoff zum Tank abfließen kann. Am Gehäusedeckel 14 ist ferner ein Ablaufanschluß 19 vorgesehen, über den gereinigter Kraftstoff das Flüssigkeitsfilter 10 verläßt und in Richtung Einspritzventile geführt wird. Ferner ist am Gehäusedeckel 14 ein Belüftungsanschluß 21 ausgebildet, über den ein gasgefüllter Federraum 22 des Druckreglers 11 belüftbar ist. Der Zulaufanschluß 17 und der Ablaufanschluß 19 liegen koaxial zueinander und zur Längsachse des Flüssigkeitsfilters 10 radial nach außen versetzt möglichst nahe an dessen äußerem Durchmesser. Alle Anschlüsse 17, 18, 19, 21 sind als Rohrstutzen für Schlauchanschluß ausgebildet.
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Im Inneren des Gehäuses 12 ist zwischen den Zulaufanschluß 17 und den Ablaufanschluß 19 ein Filterelement 23 geschaltet, das hier einen radial von außen nach innen durchströmten Sterneinsatz 24 aufweist. Im Filterelement 23 ist der Sterneinsatz 24 in an sich bekannter Weise zwischen stirnseitigen Endkappen 25, 26 in abgedichteter Weise gehaltert. Die ablaufseitige Endkappe 26 stützt sich über einen Dichtring 27 an der Innenseite des Gehäusedeckels 14 ab. Die zulaufseitige Endkappe 25 wird durch mehrere gehäusefeste Rippen 28, die längs des Umfangs gleichmäßig verteilt sind, in axialem Abstand vom Boden 16 gehalten, so daß das Filterelement 23 axial festgelegt ist. Die zulaufseitige Endkappe 25, die ebenfalls wie die andere Endkappe 26 ringförmig ausgebildet ist, ist mit ihrem inneren Rand in einen Formdichtring 29 eingeknöpft, der auf einem Zentralrohr 31 geführt ist und dort abdichtet. Auf diese Weise ist im Inneren des Gehäuses 12 eine mit dem Zulaufanschluß 17 verbundene Schmutzseite 32 von einer mit dem Ablaufanschluß 19 verbundenen Reinseite 33 getrennt. Bei dem Zentralrohr 31 handelt es sich um ein mit dem becherförmigen Gehäuseteil 13 einstückig ausgebildetes Bauelement, das koaxial zum Tankanschluß 18 verläuft und sich im Inneren des becherförmigen Gehäuseteils 13 erstreckt, wobei es in axialer Richtung im wesentlichen das ganze Filterelement 23 durchdringt. Das Zentralrohr 31 liegt mit seinem frei auskragenden, offenen Ende 34 am Gehäusedeckel 14 an und umgreift dabei einen Rohrstutzen 35 des Druckreglers 11.
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Wie die 1 in Verbindung mit 2, welche den Gehäusedeckel 14 in pespektivischer Darstellung im Schnitt und in vergrößertem Maßstab darstellt, näher zeigt, ist in dem Gehäusedeckel 14 der Druckregler 11 voll integriert. Dabei ist der Gehäusedeckel 14 als Aluminium-Fließpreßteil ausgebildet, an dessen von dem Sterneinsatz 24 abgewandten Außenseite 36 zentral ein topfförmiges Federgehäuse 37 befestigt ist, das den Federraum 22 einschließt und den Belüftungsanschluß 21 trägt. Das Federgehäuse 37 weist dazu einen ringförmigen, radial verlaufenden Bund 38 auf, mit dem es an der Außenseite 36 des Gehäusedeckels 14 in einer kreisförmig verlaufenden Einspannstelle 39 dicht befestigt ist. Diese Einspannstelle 39 ist als Bördelstelle ausgebildet und dient zusätzlich dazu, eine kreisrunde, scheibenförmige Membran 41 des Druckreglers 11 an ihrem äußeren Umfang dicht und fest einzuspannen. Die Einspannstelle 39 übernimmt somit eine Doppelfunktion und weist einen möglichst großen Außendurchmesser auf, so daß gerade nach ausreichend Bauraum für den Ablaufanschluß 19 zur Verfügung steht. Die lediglich an ihrem Außenumfang eingespannte Membran 41 weist in ihrer Mitte ein zentrisch angeordnetes Schließglied 42 auf, das hier als Kugelabschnitt ausgeführt ist. Dieses Schließglied 42 arbeitet mit einem gehäusefest angeordneten Ventilsitz 43 zusammen, der stirnseitig am einen Ende des Rohrstutzens 35 angeordnet ist. Der Gehäusedeckel 14 weist an seiner inneren, zentralen Öffnung 44 einen axial verlaufenden Halsabschnitt 45 auf, in dem der Rohrstutzen 35 dicht und fest eingepreßt ist. Hier ist lediglich eine feste Einpressung notwendig, da Dichtheit an dieser Stelle nicht unbedingt erforderlich ist.
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Als weitere Integrationsstufe ist denkbar, den Rohrstutzen 35 ebenfalls als Teil des Gehäusedeckels 14 auszubilden. Im Gehäusedeckel 14 sind um den Halsabschnitt 45 herum schlitzförmige Durchlässe 46 angeordnet, über welche Kraftstoff von der Reinseite 33 in einen Druckraum 47 gelangen und die Membran 41 des Druckreglers 11 entgegen der Kraft einer Feder 48 belasten kann. Die Feder 48, die von dem im wesentlichen becherförmig ausgeführten Federgehäuse 37 aufgenommen wird, stützt sich einerseits an dessen Boden und andererseits am Schließglied 42 ab. Die Lage der Feder 48 im Federraum 22 wird durch ein zusätzliches Halteelement 49 fixiert.
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Das Schließglied 42 und der Ventilsitz 43 bilden das eigentliche Ventil 51 des Druckreglers 11, welches die Verbindung von der Reinseite 33 zum Tankanschluß 18 steuert. Der Rohrstutzen 35 ist mit seinem aus dem Druckregler 11 herausragenden Ende in dem Zentralrohr 31 geführt und durch einen O-Ring 52 abgedichtet. Bei dieser Bauweise ist somit der Druckregler 11 vollständig in den Gehäusedeckel 14 integriert.
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Die Wirkungsweise des Flüssigkeitsfilters 10 mit integriertem Druckregler 11 wird wie folgt erläutert:
Der in der Regel von einem Tank kommende Kraftstoff wird dem Flüssigkeitsfilter 10 über den Zulaufanschluß 17 zugeführt und gelangt im Inneren des Gehäuses 12 auf dessen Schmutzseite 32. Der Kraftstoff durchströmt radial von außen nach innen den Sterneinsatz 24, gelangt gereingt in einen Ringraum zwischen Sterneinsatz 24 und Zentralrohr 31, von wo er über die zentrale Öffnung der ablaufseitigen Endkappe 26 auf der Reinseite 33 zum Ablaufanschluß 19 strömt. Der Druck auf der Reinseite 33 kann sich über die schlitzartigen Durchlässe 46 im Gehäusedeckel 14 auch im Druckraum 47 aufbauen und dort die Membran 41 gegen die Kraft der Feder 48 beaufschlagen. Über die Feder 48 wird dabei ein bestimmter Druck voreingestellt. Wird dieser voreingestellte Druck im Druckregler 11 überschritten, so öffnet das Ventil 51 und Kraftstoff strömt von der Reinseite 33 über den Druckraum 47, das geöffnete Ventil 51 in das Zentralrohr 31 hinein und weiter über den Tankanschluß 18 zu einem Rücklaufbehälter. Der Druckregler 11 wird somit nur von der Reinseite 33 her beaufschlagt und sein Ventil 51 nur von gereinigtem Kraftstoff durchflossen, so daß Verschleiß oder Undichtigkeiten aufgrund von Schmutzpartikeln vermieden werden. Das radial von außen nach innen durchströmte Federelement 23 gewährleistet hohe Standzeiten. Der Gehäusedeckel 14 bildet mit dem integrierten Druckregler 11 eine vormontierbare Montagegruppe, die leicht handhabbar und montierbar ist und eine Voreinstellung des Druckreglers 11 erlaubt. Durch die Lage des Federraums 22 auf der Außenseite des Gehäusedeckels 14 ergibt sich eine besondes einfache Montage und Einstellung des Druckreglers 11. Der Federraum 22 kann direkt von außen belüftet werden, so daß keine gasgefüllte Verbindung durch den flüssigkeitsgefüllten Innenraum des Gehäuses 12 hindurchgeführt werden muß. Belüftungsanschluß 21 und Ablaufanschluß 19 lassen sich vorteilhaft am Gehäusedeckel 14 vereinen, während der Zulaufanschluß 17 und der Tankanschluß 18 in zweckmäßiger Weise am Boden des becherförmigen Gehäuseteils 13 liegen können. Durch die Anordnung der Feder 48 auf der Außenseite 36 des Gehäusedeckels 14 und des Rohrstutzens 35 mit dem Ventilsitz 43 auf der Innenseite des Gehäusedeckels 14 läßt sich der Druckregler 11 besonders vorteilhaft integrieren, wodurch sich die Montage und die Einstellungen am Flüssigkeitsfilter 10 besonders günstig gestalten. Unterstützt wird dies noch durch die Bauweise und Anordnung des Zentralrohrs 31 im becherförmigen Gehäuseteil 13.
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Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites Flüssigkeitsfilter 60 in stark vereinfachter Darstellung, die sich vom ersten Flüssigkeitsfilter 10 nach 1 vor allem dadurch unterscheidet, daß anstelle von Fließpreßteilen bzw. Druckgußteilen für das Gehäuse nunmehr als Ausgangsmaterial ein Flachmaterial, insbesondere Blech, verwendet wird.
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Das zweite Flüssigkeitsfilter 60 hat zu diesem Zweck ein Gehäuse 61, dessen Gehäusedeckel 62 aus einem Flachmaterial, insbesondere Blech, hergestellt ist. Der in den Gehäusedeckel 62 integrierte Druckregler 11 hat zu diesem Zweck einen Druckregler-Deckel 63, wie ihn 4 näher zeigt. Dieser Druckregler-Deckel 63 ist ein im Durchmesser mehrfach abgesetztes Rohrstück, das mit seinem Zwischenabschnitt 64 in einen zentralen Durchgang 65 des Gehäusedeckels 62 hineingesteckt ist und durch eine Lötstelle 66 dicht und fest mit dem Gehäusedeckel 62 verbunden ist. Im übrigen kann der Druckregler 11 in ähnlicher Weise wie in 1 gezeigt, aufgebaut sein. Der Ablaufstutzen 19, der als rohrförmiger Schlauchanschlußstutzen ausgeführt ist, wird in einem entsprechenden Loch des Gehäusedeckels 62 befestigt, insbesondere mit ihm dicht und fest verlötet. Der Gehäusedeckel 62 ist nun durch eine Bördelstelle 67 mit dem becherförmigen Gehäuseteil 68 verbunden.
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Auch das becherförmige Gehäuseteil 68 wird nicht mehr als Druckgußteil hergestellt, sondern läßt sich im Tiefziehverfahren aus einem flachen Blechmaterial herstellen. Das Zentralrohr 31 und der Tankanschluß 18 können dabei von einem durchgehenden Rohr 69 gebildet werden, das durch eine Bohrung im Boden des becherförmigen Gehäuseteils 68 gesteckt ist und anschließend dort verlötet ist. Ebenso wird der Zulaufanschluß 17, der als Schlauchanschlußstutzen ausgeführt ist, in einem Loch am Boden des becherförmigen Gehäuseteils 68 befestigt, insbesondere verlötet. Die Rippen 28 am Boden 16 des becherförmigen Gehäuseteils 68 lassen sich durch Einpressungen unmittelbar im becherförmigen Gehäuseteil 68 herstellen.
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Insgesamt läßt sich beim zweiten Flüssigkeitsfilter 60 in entsprechender Weise eine Integration des Druckreglers 11 im Gehäusedeckel 62 erreichen, wobei sich jedoch durch die Herstellung des Gehäuses 61 ausgehend von flachem Blechmaterial eine kostengünstigere, leichtere und einfachere Bauweise ergibt. Die Wirkungsweise des zweiten Flüssigkeitsfilters 60 entspricht derjenigen des Filters 10 nach 1.
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Selbstverständlich sind an den gezeigten Ausführungsformen Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
