DE20116185U1 - Kraftstoff-Filter mit rohseitigem Entlüftungsventil - Google Patents

Kraftstoff-Filter mit rohseitigem Entlüftungsventil

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Description

-1 -
Firma Ing. Walter Hengst GmbH & Co. KG, Nienkamp 75, 48147 Münster
"Kraftstoff-Filter mit rohseitiqem Entlüftungsventil" 5
Die Neuerung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Kraftstoff-Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Gattungsgemäße Anordnungen sind aus der Praxis bekannt.
Aus der DE 43 30 840 C1 ist ein gattungsgemäßer Kraftstoff-Filter bekannt.
Es ist sowohl aus der DE 43 30 840 C1 als auch aus der DE 40 14 551 C1 bekannt, Kraftstoff-Filter zu entlüften und die Luft, gegebenenfalls mit zusätzlichen Kraftstoffanteilen, mittels einer Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zurückzufordern. Die dazu vorgesehenen Filteranordnungen weisen den Kraftstoff-Filter als sogenannten Druckfilter auf, d. h. der Filter befindet sich auf der Druckseite der Förderpumpe, zwischen Förderpum
pe und Verbrennungsmotor.
Die Förderung von Kraftstoffanteilen zurück in den Kraftstofftank bedeutet eine Belastung der Förderpumpe, die letztlich nicht der Kraftstoffversorgung des Verbrennungsmotors zugute kommt.
Durch Verringerung dieser auch als Leckageförderung bezeichneten Rücklaufanteile kann die Leistungsfähigkeit der Förderpumpe geringer gewählt und eine gegebenenfalls leichter und kostengünstiger hergestellte Förderpumpe Verwendung finden.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung zum Filtern von Kraftstoff zu schaffen, die einen möglichst geringen Leckageanteil aufweist, sowie einen zur Verwendung in einer derartigen Anordnung geeigneten Kraftstoff-Filter anzugeben, wobei jeweils eine höchstmögliche Ab
scheideleistung des Filters gewährleistet sein soll.
-2-
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
5
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, die Entlüftung nicht reinseitig am Kraftstoff-Filter vorzusehen, sondern rohseitig.
Die Neuerung geht dabei von einer ersten Überlegung aus, dass
ein besonders feinporiges Filtermedium, welches hohe Abscheideleistungen ermöglicht, bei einer Benetzung mit Kraftstoff in einem unzuträglich hohen Maße für Luft undurchlässig wird. Rohseitig kann sich daher innerhalb des Kraftstoff-Filters ein Luftpolster ergeben, welches einen Großteil des Filtermediums ab
deckt, sodass für die erzielbare Filterwirkung nur noch ein unerwünscht kleiner Anteil der Oberfläche des Filtermediums verfügbar ist, der beispielsweise geringer als 50 % sein kann. Dabei ergibt sich weiterhin nachteilig, dass aufgrund der konstanten Förderleistung der Förderpumpe die Fließgeschwindigkeit
des Kraftstoffs im Kraftstoff-Filter ansteigt, was wiederum einen „Spüleffekt" zur Folge hat, sodass kleinste Partikelchen, die normalerweise vom Filtermedium zurückgehalten würden, nun durch das Filtermedium getrieben werden und auf diese Weise die Abscheideleistung des Filters verschlechtert wird.
Die Neuerung geht weiterhin von einer zweiten Überlegung aus, dass in vielen Fällen eine zusätzliche Entlüftung im Bereich des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, beispielsweise im Bereich einer Kraftstoff-Einspritzanlage. Es ist daher in solchen Fällen
unkritisch, Luft auf die Reinseite des Kraftstoff-Filters gelangen zu lassen und dem Verbrennungsmotor zuzuführen.
Neuerungsgemäß wird die Rohseite des Filters entlüftet, sodass die komplette Oberfläche des Filtermediums des Kraftstoff-
Filters genutzt werden kann, wodurch entsprechend geringe
• ·
• ·
• · · · lit··· *
-3-
Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Filters ermöglicht und demzufolge eine optimale Abscheideleistung des Filters erzielt wird.
Dadurch, dass die aus dem Filter abgeführte Luft nicht in den
Tank zurückgeleitet wird, insbesondere nicht mit zusätzlichen Kraftstoffanteilen, wird die benötigte Pumpenleistung verringert, so dass insbesondere bei einer Ausgestaltung der Anordnung mit einem Druckfilter, der auf der Druckseite der Förderpumpe angeordnet ist, der Leckvolumenstrom reduziert und die Förder
pumpen mit einer entsprechend niedrigeren notwendigen Leistung konzipiert werden kann. Dadurch, dass das Entlüftungsventil schließt, sobald Kraftstoff in das Entlüftungsventil gelangt, ist sichergestellt, dass nach dem Entlüftungsvorgang die Verbindungsleitung zwischen der Rohseite des Kraftstoff-Filters und
der weiteren Kraftstoffleitung, die zum Verbrennungsmotor führt, geschlossen wird, sodass, wenn der Filter erst einmal entlüftet ist, anschließend der Kraftstoff ausschließlich nach Durchtritt durch das Filtermedium auf die Reinseite des Filters gelangen kann und ein Kurzschluss zwischen Roh- und Reinseite des Fil
ters vermieden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
25
Die Neuerung wird anhand der rein schematischen Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 schematisch eine Prinzipskizze einer Anordnung
zum Filtern von Kraftstoff und die Fig. 2 u. 3 zwei Ausführungsbeispiele, jeweils geschnitten
dargestellt, von Kraftstoff-Filtern.
In den drei Figuren 1-3 ist jeweils mit 1 ein Kraftstoff-Filter bezeichnet, der ein Filtermedium 2 aufweist und der, wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, als Saugfilter angeordnet ist:
t ·
In Fig. 1 ist insgesamt eine Anordnung dargestellt, mit einem Kraftstofftank 3, von dem der Kraftstoff durch eine Zuleitung 4 in den Kraftstoff-Filter 1 gelangt, und zwar auf die Rohseite des Kraftstoff-Filters 1, in der sich der ungefilterte Kraftstoff befindet. 5
Der Kraftstoff tritt durch das Filtermedium 2 hindurch und gelangt auf die Reinseite des Kraftstoff-Filters 1, wobei die Zuleitung 4 hinter dem Kraftstoff-Filter 1 weitergeführt ist zu einer Förderpumpe 5, welche den Kraftstoff durch einen weiteren Abschnitt der Zuleitung 4 zu einer Einspritzpumpe 6 fördert.
Die Einspritzpumpe 6 weist eine eigene Entlüftungsanordnung auf, und ein Anteil des Kraftstoffs wird von der Einspritzpumpe 6 durch eine Rückleitung 7 in den Tank 3 zurückgefördert, wobei der Kraftstoff mittels der Förderpumpe 5 bewusst im Überschuss
zu der Einspritzpumpe 6 gefördert wird, so dass der Kraftstoff nicht nur zum Antrieb des Verbrennungsmotors, sondern auch zum Kühlen und Schmieren der Kraftstoffanlage genutzt wird, wobei mittels der Überschuss-Förderung ein Kühl- und Schmierkreislauf aufrechterhalten wird.
Auf der Rohseite des Kraftstoff-Filters 1 ist ein Entlüftungsventil 8 vorgesehen, welches, wie rein schematisch angedeutet, als Schwimmerventil mit einem kugelförmigen Schwimmer ausgestaltet ist, sodass zunächst Luft durch das Entlüftungsventil 8
gelangen kann und durch eine Ventilauslassleitung 9 in die Zuleitung 4 gelangt. Rein beispielhaft ist dargestellt, dass die Ventilauslassleitung 9 vor der Förderpumpe 5 in die Zuleitung 4 mündet, sodass der von der Förderpumpe 5 aufgebaute Unterdruck für eine zuverlässige Entlüftung des Kraftstoff-Filters 1
sorgt. Sobald diese Entlüftung beendet ist und Kraftstoff in das Entlüftungsventil 8 gerät, steigt der Schwimmer, verschließt das Entlüftungsventil und verhindert einen Kurzschluss zwischen Roh- und Reinseite des Kraftstoff-Filters 1.
1, · VUUvv* „ · V W · W W ·
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Filters 1 dargestellt: Das Filtermedium 2 ist als Papierfaltenfilter ausgestaltet, welcher durch einen inneren Stützdom 10 gegen Kollabieren gestützt wird. Die Kraftstoff-Zuleitung 4 mündet außen in das Gehäuse des Kraftstoff-Filters 1 und stellt dort einen Einlass 11 dar, wobei der Kraftstoff durch das Filtermedium 2 hindurchtritt und in der Mitte des Stützdoms 10 aufsteigt und dort in einen Auslass 12 des Kraftstoff-Filters 1 gelangt, wobei sich an diesem Auslass 12 der reinseitige Abschnitt der Kraftstoff-Zuleitung 4 anschließt.
An der Oberseite des Filtermediums 2 ist eine obere Endscheibe 14 vorgesehen, die mittels einer Elastomerdichtung 15 abdichtend an dem Auslass 12 anliegt.
Luft, die zusammen mit dem Kraftstoff durch den Einlass 11 in den Kraftstoff-Filter 1 gelangt, tritt aufgrund der geringen Porengröße des Filtermediums 2 nicht durch das Filtermedium 2 hindurch, insbesondere nicht, nachdem das Filtermedium 2 benetzt ist.
Die Luft sammelt sich daher rohseitig in dem ringförmigen, um das Filtermedium 2 herum befindlichen Raum des Kraftstoff-Filters 1, steigt auf, gelangt radial außen um und über die obere Endscheibe 14 unter den Deckel des Filtergehäuses und kann
dort durch eine erste Entlüftungsöffnung 16 in ein Entlüftungsventil 17 gelangen.
Das Entlüftungsventil 17 ist als Schwimmerventil ausgestaltet, wobei der Schwimmer durch einen kugelförmigen Ventilkörper 18 gebildet ist. Der Ventilkörper 18 wird durch mehrere umfangsmäßig verteilt angeordnete Rippen 19 vertikal geführt, sodass die Luft zwischen den Rippen 19 den Ventilkörper 18 umströmen kann. Sie gelangt oberhalb des Ventilkörpers 18 in eine zweite Entlüftungsöffnung 20, tritt durch einen Grobfilter 21 in
einen die Ventilauslassleitung 9 bildenden Raum oberhalb des
nu.
-6-
Grobfilters 21, anschließend erneut durch den Grobfilter 21 nach unten und gelangt dort, im Bereich des Auslasses 12, in den reinseitigen Abschnitt der Zuleitung 4 des Kraftstoffs.
Das für den Grobfilter 21 verwendete Filtermedium weist ebenfalls eine hohe Filterfeinheit, also eine kleine Porengröße auf, die jedoch größer gewählt ist als beim haupsächlichen Filtermedium 2. Der Grobfilter 21 kann beispielsweise als Sintermetall-Filter, als Vlies oder dergleichen ausgestaltet sein und verhindert, falls das Entlüftungventil 17 nicht schnell genug schließt,
dass überschießender Kraftstoff ungefiltert von der Rohseite des Kraftstoff-Filters 1 auf dessen Reinseite gelangen kann.
Das die obere, zweite Entlüftungsöffnung 20 aufweisende Bauteil ist gemäß Fig. 2 ein Formbauteil, welches beispielsweise im Spritzguss aus Kunststoff hergestellt sein kann und welches den Ventilsitz ausbildet, welcher dem kugelförmigen Ventilkörper zugeordnet ist. Durch eine kegelförmige Aussparung wird eine Zentrierung des Ventilkörpers 18 und damit ein guter Dichtsitz des Ventilkörpers 18 unterstützt, sodass das Entlüftungsventil
17, sobald der Kraftstoff-Filter 1 entlüftet ist und der Kraftstoff dementsprechend hoch ansteigt, zuverlässig schließt.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Filters 1 dargestellt, welches im wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 identisch ist, wobei sich jedoch das in Fig. 3 vorgesehene Entlüftungsventil 17 durch eine besonders preisgünstige Ausgestaltung auszeichnet:
Auch dieses Entlüftungsventil 17 ist als Schwimmerventil mit ei
nem kugelförmigen, auf dem Kraftstoff aufschwimmenden Ventilkörper 18 ausgestaltet, welcher zwischen Rippen 19 geführt ist. Der Ventilsitz wird jedoch in besonders preisgünstiger Weise durch einen Elastomerring 23 geschaffen, welcher die zweite, obere Entlüftungsöffnung 20 umgibt. In besonders einfacher und
preisgünstiger Ausgestaltung ist dieser Elastomerring 23 als
Stanzteil gefertigt, in Form einer Elastomerscheibe mit einer die Entlüftungsöffnung 20 bildenden Ausnehmung. Aufgrund der Verformungseigenschaften des Elastomerrings 23 wird eine zuverlässige Abdichtung des Entlüftungsventils 17 erzielt, sodass bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel auf einen nachgeschalteten Grobfilter verzichtet wurde. Abweichend von dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann jedoch in Strömungsrichtung hinter der zweiten Entlüftungsöffnung 20 ein zusätzlicher Grobfilter vorgesehen sein, zum Beispiel ähnlich dem des Ausführungsbeispiels von Fig. 2.
Der Auslass 12 und das Entlüftungsventil 17 sowie die Ventilauslassleitung 9 sind in beiden Ausführungsbeispielen von oben zugänglich, wobei die entsprechende Zugangsöffnung durch einen Deckel 24 verschlossen ist. Der Deckel 24 weist an seiner Unterseite Abstandsrippen 25 auf, welche das den Ventilsitz bildende Bauteil des Entlüftungsventils 17 an seiner vorgegebenen Stelle halten.
Aus den Fig. 1 - 3 ist ersichtlich, dass die aus dem Entlüftungsventil 17 führende Ventilauslassleitung 9 zum Verbrennungsmotor führt und nicht zu einer Rücklaufleitung, welche die Luft und gegebenenfalls Kraftstoffanteile in den Kraftstofftank 3 zurückfördert. Obwohl die Ventilauslassleitung 9 in die gesamte Baugruppe des Kraftstoff-Filters 1 integriert ist, mündet sie nach dem Verständnis der vorliegenden Neuerung auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 reinseitig in die Zuleitung 4 des Kraftstoffs, da der Auslass 12 des Kraftstoff-Filters 1 bereits Teil der Zuleitung 4 ist. Alternativ kann eine eigene Leitung vorgesehen sein, die von der Ventilauslassleitung 9 zu der Zuleitung 4 verläuft.

Claims (7)

1. Anordnung zum Filtern von Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor,
mit einem Kraftstoff-Filter, welcher einlassseitig eine Rohseite und auslassseitig eine Reinseite aufweist,
und mit einem Entlüftungsventil,
wobei das Entlüftungsventil im Kraftstoff-Filter befindliche Luft aus dem Kraftstoff-Filter entweichen lässt und bei aus dem Kraftstoff-Filter in das Entlüftungsventil gelangenden Kraftstoff schließt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Entlüftungsventil (17) auf der Rohseite des Kraftstoff-Filters (1) angeordnet ist,
und dass die aus dem Entlüftungsventil (17) führende Ventilauslassleitung (9) zum Verbrennungsmotor führt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraftstoff-Filter (1) als Saugfilter angeschlossen ist,
indem eine Förderpumpe (5) für den Kraftstoff vorgesehen ist und der Kraftstoff-Filter (1) auf der Saugseite der Förderpumpe (5) angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (17) einen als Schwimmer ausgebildeten Ventilkörper (18) aufweist, welcher eine geringere Dichte als der Kraftstoff aufweist, wobei oberhalb des Ventilkörpers (18) eine Entlüftungsbohrung (20) mit einem Ventilsitz, für den Ventilkörper (18) vorgesehen ist, wobei an diese Entlüftungsbohrung (20) die Ventilauslassleitung (9) anschließt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Entlüftungsventil (17) und der Ventilauslassleitung (9) ein Filter (21) vorgesehen ist, welcher eine geringere Filterfeinheit aufweist als das Filtermedium (2) des Kraftstoff-Filters (1).
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Ventilkörper (18) zugeordnete Ventilsitz durch einen Elastomerring (23) gebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilauslassleitung (9) in eine zwischen Kraftstoff-Filter (1) und Verbrennungsmotor verlaufende Kraftstoffzuleitung (4) mündet.
7. Kraftstoff-Filter,
mit einer einen Kraftstoffeinlass aufweisenden Rohseite, welche durch ein Filtermedium von einer einen Kraftstoffauslass aufweisenden Reinseite getrennt ist,
und mit einem Entlüftungsventil,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Entlüftungsventil (17) auf der Rohseite des Kraftstoff-Filters (1) angeordnet ist.
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