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Die
Neuerung betrifft eine Filteranordnung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Filteranordnungen
sind aus der Praxis bekannt. So ist es beispielsweise in modernen
Kraftfahrzeugen üblich,
mehrere Kraftstofffilter in Reihe geschaltet vorzusehen, wobei ein erster
Filter als Kraftstoffgrobfilter zwischen Tank und Kraftstoffpumpe
angeordnet sein kann, und ein zweiter Filter als Kraftstofffeinfilter
zwischen der Kraftstoffpumpe und einem Vergaser bzw. einer Einspritzanlage
vorgesehen sein kann. Weiterhin ist es aus der Praxis bekannt, Filter
für unterschiedliche
zu filternde Fluide vorzusehen, beispielsweise einen Ölfilter
und einen Kraftstofffilter, oder unterschiedliche Filtertypen vorzusehen,
beispielsweise einen Flüssigkeitsfilter
für Öl oder Kraftstoff
und einen Gasfilter bzw. einen Abscheider für Verbrennungsluft oder in der
Kurbelgehäuseentlüftung.
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In
den vorgenannten Fällen
handelt es sich bei den Fluiden, die in den beiden Fluidräumen vorhanden
sind, nämlich
in den beiden jeweiligen Filter- bzw. Abscheidekammern, im Sinne
des vorliegenden Vorschlags um zwei verschiedene Fluide:
- – es
liegen entweder Fluide in zwei unterschiedlichen Aggregatzuständen vor,
wie eine Flüssigkeit und
ein Gas,
- – oder
es liegen zwei unterschiedliche Flüssigkeiten vor, wie Öl, Kühlflüssigkeit
und Kraftstoff,
- – oder
es liegt das grundsätzlich
gleiche Fluid vor, allerdings mit unterschiedlichen Partikel-Beimischungen
bzw. Filtrationsstufen, wie in der Haupt- und Nebenstrom-Ölfiltration
bzw. wie in der vorerwähnten
Kraftstoff-Grob- und Feinfiltration, oder es liegt das grundsätzlich gleiche
Fluid mit unterschiedlichen Drücken
oder Temperaturen vor, wie z. B. der vorerwähnte Kraftstoff vor und hinter
einer Förderpumpe.
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Zu
Wartungszwecken müssen
die Fluidkammern, nämlich
die aus der Praxis bekannten Filter, zugänglich sein. Angesichts der
beengten räumlichen
Verhältnisse,
wie sie in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs herrschen können, kann
dieses Erfordernis der Zugänglichkeit
ein erhebliches Problem für die
Ausgestaltung und Anordnung der jeweiligen Filter darstellen.
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Die
Anzahl der Filter bringt notwendigerweise eine erforderliche Anzahl
von Anschlussstellen mit sich sowie von erforderlichen Zuleitungen
in Form von Schlauch- bzw. Rohrleitungsabschnitten, die erstens
hinsichtlich ihres Materialaufwandes Kosten verursachen, zweitens
montiert werden müssen
und somit einen weiteren Kostenaufwand verursachen, und die drittens
jeweils eine potenzielle Fehlerstelle darstellen, die bei Fehlfunktionen
eine Undichtigkeit des jeweiligen Fluidsystems verursachen können, was bei
Anwendung in Kraftfahrzeugen bis zum Stillstand des Fahrzeugs und
teuren Motorschäden
führen kann.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Filteranordnung
dahingehend zu verbessern, dass diese zur Behandlung zweier verschiedener
Fluide möglichst
wenig Bauraum beansprucht, eine problemlose Zugänglichkeit zu beiden Fluidkammern
ermöglicht,
möglichst
wirtschaftlich herstellbar ist und möglichst funktionssicher zu betreiben
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Filteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Die
Neuerung schlägt
mit anderen Worten vor, die bislang getrennten Fluidräume zu einem Kombinationsgehäuse zusammenzufassen,
und den einen innerhalb des anderen Fluidraumes anzuordnen. Hierdurch
kann in vielen Fällen
die Anzahl der Anschlussstellen von Schlauch- bzw. Rohrleitungen verringert
werden, so dass einerseits die Anzahl von herzustellenden und zu
montierenden einzelnen Teilen reduziert werden kann und andererseits
die Funktions- bzw- Betriebssicherheit verbessert wird, da die Anzahl
potenzieller Fehlerstellen verringert wird.
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Als
Funktionselement ist im Rahmen des vorliegenden Vorschlags ein Bauteil
bezeichnet, welches mit dem in dem Fluidraum vorhandene Fluid zusammenwirkt.
Beispielsweise kann ein derartiges Funktionselement vorliegen als
- – ein
Filterelement – wie
z. B. ein Faltenfilterelement aus Papier, welches als Öl- oder
Kraftstofffilter dient,
- – oder
als Heizelement – wie
z. B. eine elektrische Heizwendel zur Erwärmung der Kühlflüssigkeit,
- – oder
als fluiddurchlässiger,
mit einem Granulat gefüllter
Einsatz – z.
B. als Ionentauscher in der Kühlflüssigkeit,
- – oder
als Abscheider – wie
z. B. ein Gestrick- oder Elektroabscheider zum Abscheiden von Ölpartikeln
aus einem Gasstrom der Kurbelgehäuseentlüftung.
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Nachfolgend
wird vielfach rein beispielhaft und stellvertretend für auch andere
Ausführungsmöglichkeiten
davon ausgegangen, dass außer
dem einen als Filtermedium ausgestalteten Funktionselement auch
das zweite Funktionselement in Form eines Filterelementes bzw. Filtermediums
vorliegt.
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Durch
die Zusammenfassung in einem Kombinationsbauteil ist eine problemlose
Zugänglichkeit zu
den Funktionselementen gewährleistet,
da für eine
derartige Zugänglichkeit
an lediglich einer einzigen Stelle der erforderliche Platz berücksichtigt
werden muss, was insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen,
wie beispielsweise in den Motorräumen
von Kraftfahrzeugen, vorteilhaft ist.
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Durch
die Trennung der beiden Kammern voneinander ist es möglich, dasselbe
Fluid mit unterschiedlichen Drücken
in der vorschlagsgemäßen Filteranordnung
zu führen,
beispielsweise Kraftstoff vor und hinter einer Kraftstoffpumpe.
Alternativ können zwei
unterschiedliche Fluide, mit dem gleichen oder gegebenenfalls mit
unterschiedlichen Drücken,
in der Filteranordnung geführt
werden, beispielsweise Motoröl
einerseits sowie Ölnebel
aus der Kurbelgehäuseentlüftung einer
Brennkraftmaschine andererseits.
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Das
vorgesehene Anwendungsgebiet der vorgeschlagenen Filteranordnung
betrifft Brennkraftmaschinen, insbesondere im Bereich der Automobilindustrie.
Es können
daher insbesondere Fluide wie Kraftstoff, Öl, Ölnebel, Luft oder Kühlflüssigkeit
in der vorschlagsgemäßen Filteranordnung
geführt
werden.
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Vorteilhaft
kann der wenigstens eine vorgesehene Filter einen Wasserabscheider
aufweisen, welcher mit einem Wassersammelraum in Verbindung steht.
Auf diese Weise wird neben der zweifachen Filtrierung auch noch
eine Abscheidung eines unerwünschten
Stoffes ermöglicht,
z. B. Wasser aus Kraftstoff, so dass die Funktionsdichte der vorgeschlagenen
Filteranordnung erhöht
wird und im Verhältnis
zum beanspruchten Bauraum eine möglichst hohe
Anzahl von Funktionen verwirklicht und untergebracht wird.
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Falls
beide Funktionselemente als Filter dienen, können vorteilhaft beide Filter
mit jeweils einem Wasserabscheider versehen sein und jeder Wasserabscheider
mit einem eigenen Wassersammelraum in Verbindung stehen. Durch die
Trennung der beiden Wasserabscheider und der zugehörigen Sammelräume ist
es möglich,
ein und dasselbe zu filternde Fluid auf unterschiedlichen Druckniveaus
durch die beiden Filter zu führen
und mittels der beiden getrennten Wasserabscheider einen unerwünschten Druckausgleich
zu vermeiden. Alternativ können zwei
unterschiedliche zu filternde Fluide durch die Filteranordnung geführt werden,
beispielsweise Öl
und Kraftstoff, ohne dass diese beiden Fluide im Bereich der Filter
oder im Bereich der Wasserabscheider miteinander vermischt werden
können.
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Vorteilhaft
kann in an sich bekannter Weise das Filtermedium in einem auswechselbaren
Filtereinsatz vorgesehen sein, bei dem das eigentliche Filtermedium,
beispielsweise ein zickzackförmig
gefaltetes Papiermedium, mit einem ringförmigen Querschnitt angeordnet
ist und an einem Ende durch eine ebenfalls ringförmige Endscheibe abgeschlossen
ist, welche die korrekte Positionierung der einzelnen Falten des
Faltenfiltermediums sicherstellt.
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Die
Endscheibe – z.
B. aus Kunststoff – weist zudem üblicherweise
eine höhere
mechanische Belastbarkeit auf als das Filtermedium – z. B.
aus Papier, so dass die Endscheibe dazu genutzt werden kann, das
Filtermedium in der Kammer sicher an einem vorbestimmten Ort zu
halten. Hierzu kann die Endscheibe beispielsweise festgeklemmt werden, mittels
Rasthaken fixiert werden oder verschraubt werden.
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Eine
vorteilhafte, möglichst
große
filterwirksame Oberfläche
kann durch einen entsprechend möglichst
großen
Durchmesser des Filtermediums erzielt werden. Durch die Möglichkeit,
innerhalb dieses ringförmigen
Filtermediums die zweite Kammer und das zweite Funktionselement
anzuordnen, wird trotz der möglichst
großen
Filterabmessungen Bauraum sparend eine insgesamt kompakte Anordnung zur
Verwirklichung der zwei Funktionen geschaffen.
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Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, die beiden Kammern – und damit die beiden Funktionselemente – konzentrisch
anzuordnen. So können
möglichst gleichmäßige Strömungsverhältnisse
der Fluide in beiden Kammern erzielt werden. Zudem kann z. B. ein
Schraubdeckel beide Kammern gemeinsam verschließen, und die Entnahme beider
Funktionselemente z. B. zu Wartungszwecken kann dadurch vereinfacht
werden, dass sowohl das äußere als
auch das innere Funktionselement am Deckel gehalten sind und gemeinsam
mit diesem gehandhabt werden können.
Durch die konzentrische Anordnung beider Funktionselemente kann
die Schraubbewegung des Deckels ungehindert erfolgen, wenn die innere
Kammer etwa mittig zur Deckelfläche
angeordnet ist.
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Der
vorbeschriebene, mit einer Endscheibe versehene Filtereinsatz kann
auf der gegenüberliegenden
Stirnseite eine zweite Endscheibe aufweisen, die ebenfalls ringförmig ausgestaltet
ist und lediglich dazu dienen muss, die Anordnung der Falten im
Papierfaltenfiltermedium sicherzustellen. Sie kann jedoch ebenfalls
Halterungs- oder Führungselemente
aufweisen, um den Filtereinsatz in seiner Kammer des Kombinationsgehäuses zu
fixieren.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann allerdings vorgesehen sein,
eine der beiden Endscheiben nicht ringförmig, sondern als geschlossene Scheibe
auszugestalten, wobei dieser Filtereinsatz das äußere der beiden Funktionselemente
trägt.
Das radial weiter innen angeordnete Funktionselement, welches sich
in einer eigenen Kammer befindet, wird durch diese geschlossene
Endscheibe also überdeckt.
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Wenn
die geschlossene Endscheibe des äußeren Filtermediums
einen Verschluss für
diese innere Kammer bildet, kann die Entnahme beider Funktionselemente
problemlos und innerhalb einer möglichst
kurz bemessenen Servicezeit an ein und derselben Entnahmestelle
erfolgen, indem zunächst
der äußere Filtereinsatz
entfernt wird. Dadurch wird automatisch die innere Kammer der Filteranordnung
geöffnet,
so dass nun das innere Funktionselement ebenfalls zugänglich ist
und ausgewechselt werden kann. Die Anzahl der zu handhabenden Teile
wird dadurch verringert, denn durch Handhabung des äußeren Filtereinsatzes
wird die innere Kammer automatisch geöffnet bzw. verschlossen, ohne
dass hierzu ein eigener Verschlussdeckel erforderlich wäre. Eine derartige
Handhabbarkeit beider Funktionselemente von derselben Zugangsöffnung aus
kann insbesondere vorteilhaft dann vorgesehen sein, wenn beide Funkti onselemente
als Filter dienen und das grundsätzlich
selbe Fluid filtern, wie z. B. in einem mehrstufigen Filter, so
dass eine Vermischung des Fluids von der einen zur anderen Kammer
innerhalb der Filteranordnung also problemlos ist. Auch eine Anordnung eines Ölnebelabscheiders
einerseits, welcher Ölpartikel
aus einem Luftstrom abscheidet, und eines Ölfilters andererseits in den
beiden Kammern des Kombinationsgehäuses ist hinsichtlich eventuell
auftretender gegenseitiger Verunreinigungen der beiden Kammern grundsätzlich unkritisch.
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Weiterhin
kann alternativ zu der vorbeschriebenen Ausführung eine Öffnung beider Kammern der Filteranordnung
in möglichst
zeitsparender und einfach durchzuführender Weise dadurch erfolgen,
dass ein Deckel zum Verschluss des Kombinationsgehäuses vorgesehen
ist, der beide Kammern gleichzeitig abdichtet. Bei Entfernung des
Deckels werden daher beide Kammern gleichzeitig geöffnet. Beide
Funktionselemente sind dann problemlos zugänglich.
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Um
deren Handhabung weiter zu vereinfachen, kann insbesondere vorteilhaft
vorgesehen sein, die beiden Funktionselemente mit dem Deckel zu
verbinden:
dies kann durch Verklebung erfolgen, so dass lediglich
ein einziges Bauteil beim so genannten Filterwechsel gehandhabt
werden muss, indem nämlich der
Deckel entfernt wird und gegen einen neuen Deckel ausgetauscht wird,
der dann auch einen neuen Filtereinsatz sowie ein neues zweites
Funktionselement bzw. zwei neue Filtereinsätze trägt;
alternativ kann vorgesehen
sein, wenigstens eines der beiden Funktionselemente lösbar am
Deckel zu haltern, beispielsweise durch Verrastungselemente. So
kann in ökologisch
vorteilhafter Weise zumindest der Deckel wiederverwendbar sein,
ggf. auch ein Funktionselement, welches ein längeres Wartungsintervall aufweist
als ein Filtereinsatz, oder welches konstruktiv als so genanntes
Lebensdauerbauteil ausgelegt ist. Die Entnahme eines derartigen
Funktionselementes ermöglicht
den Zugang zu der betreffenden Kammer, so dass diese beispielsweise
gereinigt werden kann. Die lösbare
Befestigung wie die vorerwähnte
Verrastung der Funktionselemente am Deckel erübrigt es, die Funktionselemente
direkt zu handhaben, vielmehr kann bei Servicearbeiten das Personal
den Deckel handhaben und z. B. die verschmutzten Filtereinsätze beispielsweise
an der Wand einer Abfalltonne abstreifen, so dass die Verrastung
gelöst
und die Filtereinsätze
vom Deckel gelöst
werden, wodurch für
das Wartungspersonal eine besonders saubere Durchführung der
Arbeiten möglich
ist.
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In
vorteilhafter Weise kann – ähnlich wie
für die
vorbeschriebene Ausgestaltung des Deckels – vorgesehen sein, dass der äußere Filtereinsatz
eine Endscheibe aufweist, an der auch das innere Funktionselement
befestigt ist. Unabhängig
von der Ausgestaltung des Deckels kann auch auf diese Weise die Anzahl
der bei Wartungsarbeiten zu handhabenden Bauteile verringert werden,
indem bei Handhabung des äußeren Filtereinsatzes
das innere Funktionselement automatisch ebenfalls gehandhabt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, das innere Funktionselement lösbar an
der Endscheibe zu befestigen, so dass beispielsweise unterschiedliche
zu filternde Fluide in der Filteranordnung gefiltert werden können und
die mit den unterschiedlichen Fluiden beschmutzten Filtereinsätze separat
voneinander entsorgt werden können.
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Wenn
eine Vermischung der beiden Fluide bei Wartungsarbeiten zuverlässig ausgeschlossen werden
soll, kann eine konzentrische Anordnung zweier Deckel vorgesehen
sein, z. B. übereinander, oder
mit einem ringförmigen äußeren und
einem kleineren inneren Deckel, so dass beide Kammern separat verschlossen
werden können
und es möglich
ist, die jeweils eine Kammer verschlossen zu halten, während die
jeweils andere Kammer geöffnet
ist.
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Insbesondere,
wenn eine Vermischung der beiden Fluide bei Wartungsarbeiten zuverlässig ausgeschlossen
werden soll, kann es vorteilhaft vorgesehen sein, zwei einander
gegenüberliegende
Deckel im Kombinationsgehäuse
anzuordnen, wobei jeder Deckel den Zugang zu einer der beiden Kammern
und die Entnahme eines der beiden Filtereinsätze gestattet. Auf diese Weise
wird ein möglichst großer räumlicher
Abstand zwischen den beiden Öffnungen
der Kammern erzielt.
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Ein
Filtereinsatz einer vorschlagsgemäßen Filteranordnung ist dadurch
gekennzeichnet, dass er eine erste Endscheibe aufweist sowie eine
zweite, ringförmige
Endscheibe und ein dazwischen angeordnetes Filtermedium mit ringförmigem Querschnitt. Unabhängig von
der Ausgestaltung der erstgenannten Endscheibe ermöglicht die
zweite, ringförmige Endscheibe
den Zugang zum Inneren des Filtereinsatzes, wobei dieser Filtereinsatz
als äußeres Funktionselement
die Anordnung eines inneren Filtereinsatzes in einer eigenen Kammer
gestattet.
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Dabei
kann aus den vorbeschriebenen Gründen
insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine der Endscheiben
das zweite Funktionselement trägt.
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Vorteilhaft
kann das Kombinationsgehäuse als
Druckgussbauteil aus Metall oder als Spritzgussbauteil aus Kunststoff
hergestellt sein, so dass das Kombinationsgehäuse preisgünstig in großen Stückzahlen
gefertigt werden kann, wie sie für
die Automobilindustrie erforderlich sind. Bei einer derartigen Druckguss-
oder Spritzgussfertigung kann vorteilhaft vorgesehen sein, auch
die Trennwand als Teil des Kombinationsgehäuses auszugestalten, die zwischen
den beiden Kammern vorgesehen ist.
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Je
nach Größe des Kombinationsbauteils kann
sich bei den Druckguss- oder Spritzgussbauteilen allerdings das
Problem ergeben, dass zum Endformen des Bauteils aus der Gießform eine
Konizität der
Wandungsquerschnitte erforderlich ist, die für die Trennwand zu einer nachteiligen
Materialhäufung
in deren größten Querschnittsabmessungen
führen kann.
In derartigen Fällen
kann vorteilhaft die Trennwand als separates Bauteil ausgestaltet
sein, wobei eine vergleichsweise einfache mechanisierbare Montage
dieses Bauteils und eine hervorragende Abdichtung gegenüber den übrigen Wandungen
des Kombinationsgehäuses
ermöglicht
wird, wenn das Bauteil in das Kombinationsgehäuse eingeschraubt wird. So kann
insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, die Trennwand etwa rohrförmig auszugestalten,
mit einer kegelförmigen
oder zylindrischen Formgebung, so dass eine problemlose Verschraubbarkeit
ermöglicht wird.
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Insbesondere
kann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn das äußere Funktionselement als Filtermedium
ausgestaltet ist und in an sich bekannter Weise als Papierfaltenfilter
ausgestaltet ist, dieses Papierfaltenfilterelement gegen ein Kollabieren
unter den im Betrieb auftretenden Druck- und Temperaturbedingungen
zu schützen,
indem das Papierfaltenfilterelement, welches einen ringförmigen Querschnitt aufweist,
einem inneren Stützdom
anliegt. Dieser Stützdom
kann beispielsweise durch die Trennwand gebildet sein, welche die
beiden Kammern voneinander trennt.
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Ausführungsbeispiele
der Neuerung werden anhand der rein schematischen Darstellungen
nachfolgend näher
erläutert.
Dabei zeigen die
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1–8 jeweils
einen Schnitt in axialer Richtung durch eine vorschlagsgemäße Filteranordnung.
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In
den Zeichnungen ist mit 1 insgesamt eine Filteranordnung
bezeichnet, wobei grundsätzlich gleiche
Bauteile oder Bauteile gleicher Funktion in sämtlichen unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen mit
den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
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Bei
der in 1 dargestellten Filteranordnung 1 sind
zwei konzentrische Kammern 2 und 3 vorgesehen,
die durch eine Trennwand 30 fluiddicht voneinander getrennt
sind und in denen jeweils ein Filtermedium 4 und 5 vorgesehen
ist. Die dargestellte Filteranordnung ist als Kraftstofffilter eines
Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ungefilterter Kraftstoff kommt von dem
Kraftstofftank durch eine Einlassöffnung 6 für Rohfluid
und gelangt in die innere Kammer 3. Dieser ungefilterte
Kraftstoff durchströmt
das innere Filtermedium 5 und gelangt in einen Sammelraum 7 für vorgefilterten
Kraftstoff, von dem es durch eine Auslassöffnung 8 zur Kraftstoffpumpe
gelangt.
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Der
von der Kraftstoffpumpe mit einem höheren Druck geförderte Kraftstoff
gelangt erneut in die Filteranordnung 1, und zwar gelangt
der Kraftstoff durch einen Druckfluideinlass 9 in die äußere Kammer 2,
durchströmt
das äußere Filtermedium 4 und verlässt die
Reinseite der äußeren Kammer 2 durch einen
Druckfluidauslass 10.
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Die
beiden Filtermedien 4 und 5 sind so ausgestaltet,
dass sie für
Kraftstoff durchlässig
sind, nicht jedoch für
im Kraftstoff enthaltene Wasseranteile. Sie wirken daher auch als
Wasserabscheider und daher stehen die Rohseiten der beiden Kammern 2 und 3 jeweils
mit einem Wassersammelraum 11 und 12 in Verbindung,
wobei diese beiden Wassersammelräume 11 und 12 im
unteren Bereich der Filteranordnung 1 vorgesehen sind,
und zwar in einem unteren Gehäuseabschnitt 14,
der mit einem oberen Gehäuseabschnitt 15 lösbar verbunden
ist, beispielsweise mit Hilfe mehrerer angedeuteter Schrauben 16.
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Ein
Wasserstandssensor 17 kann zur Alarmierung des Fahrers
dienen, damit dieser bei der nächsten
an seinem Fahrzeug durchzuführenden Wartung
auch für
die Entleerung der Wassersammelräume 11 und 12 Sorge
trägt,
oder es kann in Abhängigkeit
von dem Sensorsignal ein elektrisches Ventil 18 betätigt werden,
welches das Wasser aus den Wassersammelräu men 11 und 12 in
einen größeren Auffangbehälter strömen lässt, beispielsweise
wenn der Motor das nächste
Mal abgestellt wird und die Wassersammelräume 11 und 12 drucklos
werden.
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In
Betrieb verschließt
der in der äußeren Kammer 2 herrschende
Druck ein schematisch angedeutetes Rückschlagventil 19,
welches im äußeren Wassersammelraum 12 vorgesehen
ist, so dass dieser äußere Wassersammelraum 12 gegenüber dem inneren,
auf einem niedrigeren Druckniveau befindlichen Wassersammelraum 11 abgedichtet
ist. Bei Drucklosigkeit beider Wassersammelräume 11 und 12 kann
allein aufgrund des hydrostatischen Drucks das im inneren Wassersammelraum 11 befindliche Wasser
in den äußeren Wassersammelraum 12 einströmen bis
die beiden Flüssigkeitsniveaus
gleich sind bzw. bis bei geöffnetem
Ventil 18 das Wasser aus beiden Sammelräumen 11 und 12 abgeflossen ist.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Filteranordnung 1 zwei
Deckel 20 und 21 auf, die auf unterschiedlichen
Seiten der Filteranordnung 1 angeordnet sind. Am oberen
Deckel 20 ist ein radial äußerer Filtereinsatz 22 verrastet, wobei
dieser äußere Filtereinsatz 22 das äußere Filtermedium 4 aufweist,
welches unten durch eine ringförmige
Endscheibe 23 abgeschlossen ist und oben durch eine geschlossene
Endscheibe 24, welche die Rastelemente aufweist, mit denen
der äußere Filtereinsatz 22 mit
dem Deckel 20 verrastet ist. Bei Entnahme des Deckels 20 vom
oberen Gehäuseabschnitt 15 wird
daher automatisch auch der äußere Filtereinsatz 22 aus
der Filteranordnung 1 entfernt.
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Der
untere Deckel 21 trägt
einen inneren Filtereinsatz 25, der ebenfalls eine untere
ringförmige Endscheibe 26 aufweist
und eine obere Endscheibe 27, die ebenfalls wie beim äußeren Filtereinsatz 22 als
geschlossene Scheibe ausgestaltet ist und die radial außen vom
Filtermedium 5 befindliche Rohseite von der radial innen
vorgesehenen Reinseite des inneren Filtereinsatzes 25 trennt.
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Der
untere Deckel 21 trägt
den inneren Filtereinsatz 25 durch Klemmsitz, so dass bei
Entnahme des unteren Deckels 21 von der Filteranordnung 1 auch
gleichzeitig der innere Filtereinsatz 25 aus dieser Filteranordnung 1 entnommen
wird.
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Eine
Dichtung 28 stellt sicher, dass der untere Gehäuseabschnitt
gegenüber
dem oberen Gehäuseabschnitt 15 auch
im Übergangsbereich
der Kammern 2 und 3 abgedichtet ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Entnahme der beiden Filtereinsätze 22 und 25 zu
gegenüberliegenden
Seiten der Filteranordnung 1, so dass eine Vermischung
der beiden Fluide ausgeschlossen ist. Vorstehend war die Ausgestaltung
dieser Filteranordnung 1 als Kraftstofffilter beschrieben
worden. Abweichend davon können
jedoch auch zwei unterschiedliche Fluide in den beiden Kammern 2 und 3 gefiltert
werden, beispielsweise Öl und
Kraftstoff. Eine weitere Anwendung der beschriebenen Filteranordnung 1 kann
als Ölfilter
vorgesehen sein, wobei beispielsweise eine Filtrierung im Hauptstrom
und eine Filtrierung im Nebenstrom erfolgt und dazu die beiden Kammern 2 und 3 vorgesehen
sind. Die äußere Kammer 2 weist
wenigstens eine Ablauföffnung 33 auf,
durch welche am äußeren Filtermedium 4 abgeschiedenes
Wasser in den äußeren Wassersammelraum 12 gelangen
kann.
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Das
Kombinationsgehäuse
des Ausführungsbeispiels
der 1 ist als Spritzgussbauteil aus Kunststoff gefertigt,
es kann jedoch je nach Dimensionierung der Filteranordnung 1 auch
als Druckgussbauteil aus Metall hergestellt sein. In beiden Fällen ist die
Trennwand 30 einstückig
als Gusswand bei der Herstellung des Kombinationsgehäuses geschaffen worden,
so dass diese Trennwand 30 werkzeugfallend herstellbar
ist und besonders preisgünstig,
ohne die Erfordernis einer weiteren Nachbearbei tung oder Montage,
bei Herstellung des Kombinationsgehäuses geschaffen wird.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 2 zeigt einen geschlossenen unteren Gehäuseabschnitt 14, wobei
aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
sämtliche in 1 verwendeten
Bezugszeichen an den entsprechenden Bauteilen des Ausführungsbeispiels der 2 vorgesehen
sind und nachfolgend nur einige relevante Unterschiede dieses Ausführungsbeispiels
gegenüber
dem der 1 erläutert werden.
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Die
obere, geschlossene Endscheibe 24 des äußeren Filtereinsatzes 22 weist
einen nach unten geschichteten ringförmigen Kragen 29 auf,
mit dem sie einer Trennwand 30 abdichtend anliegt, wobei diese
Trennwand 30 die Kammern 2 und 3 voneinander
trennt. Der zentrale Bereich der oberen Endscheibe 24 stellt
daher einen oberen Abschluss der zentralen, inneren Kammer 3 dar.
Bei Entnahme des Deckels 20 wird aufgrund der Verrastung
der äußere Filtereinsatz 22 mit
seiner oberen geschlossenen Endscheibe 24 aus der Filteranordnung 1 entfernt. Dabei
wird automatisch die innere Kammer 3 geöffnet, so dass der innere Filtereinsatz 25 entnommen werden
kann.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
vorgesehen, dass das innere Filtermedium 5 ebenfalls die
obere Endscheibe 24 als Endscheibe nutzt, also an dieser
Endscheibe 24 befestigt ist, so dass letztlich nur ein
einziger Filtereinsatz 22 vorgesehen ist, der die beiden äußeren und
inneren Filtermedien 4 und 5 trägt.
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Für die Entnahme
der Filtermedien 4 und 5 aus dem Ausführungsbeispiel
der 2 ist daher nur ein sehr kleiner Zugänglichkeitsbereich
erforderlich, da beide Filtereinsätze 4 und 5 von
derselben Seite aus der Filteranordnung 1 entnommen werden
können.
Dies bietet sich insbesondere an, wenn eine Vermischung der beiden
Fluide grundsätzlich
unkritisch ist, beispielsweise wenn eine zweistufige Filtration
desselben Fluids erfolgt, wie beispielsweise anhand der Kraftstofffiltration
weiter oben beschrieben.
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Ein
zentrales Führungsrohr 31 führt beim Einsetzen
des Filtereinsatzes das innere Filtermedium 5 und sichert
dessen Ausrichtung im Betrieb, so dass das untere Ende des inneren
Filtermediums mit der unteren ringförmigen Endscheibe 26 im
Betrieb nicht frei pendeln kann. Das zentrale Führungsrohr 31 ist
fluiddurchlässig
und/oder an seinem oberen Ende offen, so dass das durch das innere
Filtermedium 5 hindurchgetretene Fluid in das Innere des
zentralen Führungsrohrs 31 und
zur Auslassöffnung 8 gelangen
kann.
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Die
vergleichsweise große
Länge des
zentralen Führungsrohrs 31 erzwingt
bei der Entnahme des Filtereinsatzes 22, dass der Deckel 20 mitsamt den
beiden daran befindlichen Filtermedien 4 und 5 über eine
vergleichsweise große
Länge axial
von der Filteranordnung 1 abgezogen werden muss. Hierdurch
wird unterstützt,
dass die beiden Filtermedien 4 und 5 abtropfen
können,
so dass eine durch Mischung der beiden Fluide weniger wahrscheinlich
ist als bei einem ungeführten,
frei beweglichen Deckel 20 mit daran anhängenden
verschmutzten Filtermedien 4 und 5.
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Ein
weiterer Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen der 1 und 2 besteht
darin, dass die beiden Wassersammelräume 11 und 12 in 2 nicht
so unterschiedlich große
Aufnahmevolumina aufweisen wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1.
Insbesondere bei einer Anwendung als zweistufiger Kraftstofffilter,
beispielsweise vor und nach der Kraftstoffförderpumpe, kann in zu 1 gerade
umgekehrtem Verhältnis
vorgesehen sein, dass im Bereich der Vorfiltrierung, also im Bereich
der inneren Kammer 3 der Aufnahmeraum für das abgeschiedene Wasser
deutlich größer ist
als im Bereich der nach der Kraftstoffpumpe erfolgenden Filtration,
weil davon auszugehen ist, dass von der im Kraftstoff enthaltenen
Wassermenge ein deutlich überwiegender
Anteil bereits in der ersten Wasserabschei dungsstufe, also im Bereich
der Vorfiltration des Kraftstoffes, abgeschieden werden kann.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 3 bildet die obere Endscheibe 24 des äußeren Filtereinsatzes 22 ähnlich wie
beim Ausführungsbeispiel
der 2 einen Kragen 29 aus, so dass die innere
Kammer 3 nach oben durch die obere Endscheibe 24 des äußeren Filtereinsatzes 22 abgeschlossen
wird. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
der 2 ist das innere Filtermedium 5 jedoch
nicht an der oberen Endscheibe 24 gehalten, sondern wird
wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 nach unten aus der Filteranordnung 1 entnommen
mittels des unteren Deckels 21. Dass die Endscheibe 24 die
Kammern 2 und 3 voneinander zu trennen hilft und
insofern die Trennwand 30 nicht wie beim Ausführungsbeispiel der 1 an
ihrem oberen Ende geschlossen ausgestaltet sein muss, wie beispielsweise
mittels eines in 1 ersichtlichen Deckelbereiches 32,
vereinfacht die Herstellung des oberen Gehäuseabschnittes 15 und
reduziert dessen Herstellungskosten.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 4 ist ebenfalls eine Ausgestaltung der Filteranordnung 2 mit
zwei gegenüberliegenden
Deckeln 20 und 21 vorgesehen sowie eine Ausgestaltung
des Kragens 29 an der oberen geschlossenen Endscheibe 24 des
radial äußeren Filtereinsatzes 22.
Das innere Filtermedium 5 ist allerdings nicht unmittelbar
an dieser Endscheibe 24 befestigt, beispielsweise durch
Verklebung oder Verschmelzung, wie dies beim äußeren Filtermedium 4 vorgesehen
sein kann, sondern das innere Filtermedium 5 ist als Teil
eines separaten, inneren Filtereinsatzes 25 mit zwei Endscheiben
ausgestaltet, ähnlich
dem Ausführungsbeispiel
der 1, wobei allerdings die obere Endscheibe 27 des inneren
Filtereinsatzes 25 mittels Rastelementen an der oberen
Endscheibe 24 des äußeren Filtereinsatzes 22 lösbar befestigt
ist.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 ist ähnlich
wie beim Ausführungsbeispiel
der 2 vorgesehen, dass beide Filtermedien 4 und 5 an
der oberen Endscheibe 24 befestigt sind, wobei 5 allerdings
eine Ausführungsvariante
mit zwei gegenüberliegenden
Gehäusedeckeln 20 und 21 zeigt,
so dass der längere,
radial innen vorgesehene Filterbereich der inneren Kammer 3 über seine
gesamte Länge
beispielsweise zu Wartungsarbeiten optimal zugänglich ist, nämlich in
seinem unteren Bereich vom unteren Deckel 21 her.
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Die
unterschiedliche Ausgestaltung der Gehäuseabschnitte 14 und 15 beispielsweise
mit einem einseitigen Deckel der den Zugang zu beiden Kammern 2 und 3 eröffnet oder
mit zwei gegenüberliegenden
Deckeln 20 und 21 kann auch aus produktionstechnischen
Gründen
vorgesehen sein, je nach konkreter Detailgestaltung und Aufteilung
der einzelnen Gehäuseabschnitte 14 und 15 und
Anordnung der einzelnen Kammern 2 und 3: Durch
entsprechende Kernwerkzeuge eines Spritzguss-Werkzeugs, welche in verschiedene Richtungen
gezogen werden, kann eine Ausgestaltung der Gehäuseabschnitte 14 und 15 erzielt
werden, bei der die zum Entformen der Gehäusebauteile aus der Spritzgussform
erforderlichen Konizitäten
der einzelnen Wandungen zu möglichst
gleichmäßigen Wandstärken führen, und
nicht etwa zu Wandstärken,
die an einer Stelle aus fertigungstechnischen Gründen besonders dick sein müssen, wobei
diese besonders großen
Wandungsquerschnitte hinsichtlich des Materialaufwandes nachteilig
sind, aber auch hinsichtlich der Problematik von Volumenschrumpfung
und sich daraus ergebenden Einfallstellen, die gegebenenfalls zu
Undichtigkeiten führen
würden,
wenn beispielsweise derartige Bereiche von Materialanhäufungen
in einem Dichtungsbereich auftreten.
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Der
in den Zeichnungen dargestellte untere Gehäuseabschnitt 14 kann
aus einem transparenten Werkstoff bestehen oder transparente Abschnitte aufweisen,
so dass unabhängig
von dem dargestellten Wasserstandssensor 17 eine optische
Füll standskontrolle
des äußeren Wassersammelraums 12 möglich ist.
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Die
Wassersammelräume 11 und 12 können insbesondere
vorteilhaft beide gleichermaßen
einsehbar ausgestaltet sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen,
dass der äußere Wassersammelraum 12 sich
nicht über
den gesamten Umfang des unteren Gehäuseabschnitts 14 erstreckt,
sondern beispielsweise nur über
die Hälfte
oder dreiviertel des Umfangs, so dass in dem verbleibenden Ausschnitt ein
freier Blick auf den radial weiter innen befindlichen inneren Wassersammelraum 11 ermöglicht wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 6 ist ein äußeres Filtermedium 4 als äußeres Funktionselement
dargestellt. Als inneres Funktionselement ist ein Elektroabscheider 31 vorgesehen,
mit einer Niederschlagselektrode 32 und einer Sprühelektrode 33, die
in ihrem vordersten Bereich, auf welchen ein Fluidstrom als erstes
auftrifft, einen nadelförmigen
Coronabereich 34 aufweist.
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Bei
Entnahme des Deckels 20 vom oberen Gehäuseabschnitt 15 wird
aufgrund der Rastelemente die obere Endscheibe 24 ebenfalls
vom oberen Gehäuseabschnitt 15 entfernt,
so dass der äußere Filtereinsatz 22 aus
dem Kombinationsgehäuse
entfernt werden kann. Dabei verbleibt die Niederschlagselektrode 32 als
gehäusefestes
Bauteil in der Filteranordnung 1.
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Im
Gegensatz dazu ist in 7 ein Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem ebenfalls das innere Funktionselement durch einen Elektroabscheider 31 gebildet
wird. Ein erster Abschnitt 35 der Niederschlagselektrode 32 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
von einem unteren Abschnitt 36 der Niederschlagselektrode 32 abtrennbar,
so dass dieser obere Abschnitt 35 mit dem äußeren Filtereinsatz 22 aus dem
Kombinationsgehäuse 1 entnommen
wird, nachdem der Deckel 20 gelöst worden ist. Auf diese Weise
kann insbesondere der verschleißanfällige Bereich der
Niederschlagselektrode 32, nämlich um die Spitze des Coronabereiches 34 herum,
an dem es am häufigsten
zu Überschlägen kommen
kann, ausgewechselt werden, so dass die zuverlässige Funktion des Elektroabscheiders 31 sichergestellt
und der Elektroabscheider 31 auf diese Weise regelmäßig gewartet
werden kann.
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Abweichend
von dem in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
kann gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 8 vorgesehen sein, dass die Filtermedien 3 und 5 beide
so kurz bemessen sind, bzw. die Wassersammelräume oder ein gemeinsamer Wassersammelraum
so weit unten in der Filteranordnung 1 vorgesehen ist,
dass ein ständiger Kontakt
der Filtermedien mit dem abgeschiedenen Wasser ausgeschlossen ist.
Auf diese Weise können auch
preisgünstige
Filtermedien Verwendung finden, die ansonsten, bei ständigem Kontakt
mit Wasser, aufweichen könnten,
wie beispielsweise Papierfiltermedien. Zudem ist anhand des Ausführungsbeispiels der 8 dargestellt,
dass aufgrund der vergleichsweise großen Länge des Kombinationsgehäuses die Trennwand 30 produktionstechnisch
vorteilhaft als in das übrige
Kombinationsgehäuse
einschraubbares Bauteil gefertigt ist. Schließlich zeigt das Ausführungsbeispiel
der 8, dass die Trennwand 30 einen Stützdom für das äußere Filtermedium 4 bildet. Unter
den im Betrieb herrschenden Druck-, Temperatur- und Strömungsbedingungen
legt sich das radial von außen
nach innen durchströmte
Filtermedium 4 an den Stützdom an und wird durch diesen
am Kollabieren gehindert, ohne dass der das äußere Filtermedium 4 aufweisende äußere Filtereinsatz
selbst eine entsprechende Festigkeit aufweisen müsste.