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Die
Erfindung betrifft ein Filtersystem für Flüssigkeit
wie Dieselkraftstoff für einen Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeuges.
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Genauer
gesagt, betrifft die Erfindung insbesondere ein Dieselkraftstoff-Filtersystem,
das eine elektrische Heizeinrichtung aufweist, um ein Heizen des
Dieselkraftstoffs zu ermöglichen, der paraffinieren kann,
wenn das Kraftfahrzeug sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist.
Diese Paraffinierung des Dieselkraftstoffs kann das Filterelement
verstopfen, was folglich eine Störung der Dieselkraftstoffzufuhr
des Motors mit sich bringt.
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Die
Schrift
US-A-4 477 345 beschreibt
ein Filtersystem für Flüssigkeit dieses Typs,
das aufweist:
- – einen Metallbehälter,
an dem ein Deckel befestigt ist, um ein Gehäuse auszubilden,
das ein Innenvolumen begrenzt,
- – ein Filterelement, das sich im Innenvolumen des Gehäuses
befindet, wobei das Filterelement im Wesentlichen Ringform aufweist
und eine Außenfläche und eine Innenfläche
hat, wobei das Filterelement einen hohlen Innenraum definiert und
einen stromaufwärts liegenden Bereich, der mit einem Flüssigkeitseintritt
in Verbindung steht, und einen stromabwärts lie genden Bereich,
der mit einem Flüssigkeitsaustritt in Verbindung steht,
abgrenzt,
- – eine erste Leitung, die sich in dem stromaufwärts
liegenden Bereich und in dem hohlen Innenraum erstreckt, wobei die
erste Leitung in abgedichteter Weise mit dem Flüssigkeitseintritt
verbunden ist,
- – eine zweite Leitung, die sich in dem stromabwärts
liegenden Bereich erstreckt und in abgedichteter Weise mit dem Flüssigkeitsaustritt
verbunden ist,
- – einen Ringraum, der sich um die Außenfläche des
Filterelements erstreckt,
- – eine Heizeinrichtung für Flüssigkeit,
die lösbar und abgedichtet an dem Gehäuse montiert
ist, wobei die Heizeinrichtung in der ersten Leitung ein Heizelement
aufweist, das sich in den hohlen Innenraum erstreckt.
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Das
Vorhandensein des Heizelements im hohlen Innenraum ermöglicht
die Verringerung der Abmessungen des Systems, bietet eine gute Verbreitung
der durch das Heizelement erzeugten Wärme und schützt
das Heizelement im Fall von Stößen, was die Gefahr
von Kurzschlüssen vermindert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Filtersystem vorzuschlagen, das insbesondere
eine größere Robustheit, eine gute Wirksamkeit
zum Erwärmen der Flüssigkeit und eine Verbesserung
der Wirksamkeit der Trennung des Wassers von der zu filternden Flüssigkeit
aufweist.
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Zu
diesem Zweck ist der Ringraum erfindungsgemäß mit
der ersten Leitung verbunden und erstreckt sich in dem stromaufwärts
liegenden Bereich, und die zweite Leitung erstreckt sich in dem hohlen
Innenraum in der Weise, dass die Flüssigkeit das Filterelement
radial von der Außenfläche zur Innenfläche
durchquert, um in dem stromabwärts liegenden Bereich zu
münden.
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Der
Umlauf der Flüssigkeit von der Außen- zur Innenseite
des Filters verbessert die Trennung von Wasser und zu filternder
Flüssigkeit oder erleichtert wenigstens das Sammeln des
Wassers. Ferner verringert die Tatsache, dass die Trennung des Wassers
stromaufwärts vom Filterelement durchgeführt wird,
die Gefahr, dass Wassertropfen, die durch Koaleszenz gebildet werden,
zum Flüssigkeitsaustritt mitgenommen werden und insbesondere
die Funktion des Motors stören oder die Einspritzdüsen
beschädigen.
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Ferner
durchquert die Flüssigkeit, nachdem sie erwärmt
wurde, daher das Filterelement und tritt dann wieder in den stromabwärts
liegenden Bereich innerhalb des hohlen Innenraums hinaus, wo auch die
zu erwärmende Flüssigkeit (aus dem stromaufwärts
liegenden Bereich) umläuft. Infolgedessen trägt
die Flüssigkeit aus dem stromabwärts liegenden Bereich
zum Vorwärmen der Flüssigkeit des stromaufwärts
liegenden Bereichs vor oder im Wesentlichen während der
Erwärmung der Flüssigkeit des stromabwärts
liegenden Bereichs durch das Heizelement bei. Es besteht infolgedessen
eine Synergie aufgrund der Tatsache des gleichzeitigen Vorhandenseins
der ersten Leitung, der zweiten Leitung und des Heizelements im
hohlen Innenraum, wobei diese Synergie die Erwärmung der
Flüssigkeit im stromaufwärts liegenden Bereich
wirksamer macht.
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Es
ist aus der Schrift
EP-06 657
201 zwar ebenfalls ein Filtersystem bekannt, in dem die
erste Leitung und die zweite Leitung sich in dem hohlen Innenraum
erstrecken, der durch das Filterelement definiert ist, und die Flüssigkeit
das Filterelement radial von der Außenfläche zur
Innenfläche durchquert, aber da das Heizelement nicht im
hohlen Innenraum, sondern oberhalb angeordnet ist, wobei die Flüssigkeit,
die in der ersten Leitung umläuft, bereits durch das Heizelement
geheizt wurde, bevor sie in der ersten Leitung umläuft,
existiert die erfindungsgemäße Synergie in der
in
EP-0 657 201 beschriebenen
Ausführung nicht.
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Nach
einem ergänzenden, d. h. bevorzugten Merkmal der Erfindung
ist der Ringraum mit der ersten Leitung über eine Zwischenleitung
verbunden, und der Flüssigkeitseintritt, der Flüssigkeitsaustritt sowie
die Zwischenleitung sind bezüglich des Filterelementes
auf derselben Seite (oberhalb) angeordnet.
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Hinsichtlich
des Aspektes der Anordnung im Fahrzeug sind der Flüssigkeitseintritt
und der Flüssigkeitsaustritt üblicherweise oberhalb
des Filtersystems angeordnet. Indem die Zwischenleitung auf derselben
Seite wie der Flüssigkeitsein tritt und -austritt bezüglich
des Filterelementes angeordnet wird, wird sich die Zwischenleitung
folglich über dem Filterelement in dem Fahrzeug befinden,
und der Dieseltreibstoff wird vor dem Durchsetzen des Filters vom Äußeren
ins Innere in dem Ringraum von oben nach unten zirkulieren.
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Diese
Anordnung verbessert die Trennung des Wassers vom Kraftstoff unter
Schwerkraftwirkung, weil das Wasser dichter ist als Diesel, und
weil die Zirkulation der zu filternden Flüssigkeit von
oben nach unten in Richtung und in dem Sinn der Schwerkraft erfolgt,
so dass das Wasser leichter vom Kraftstoff getrennt und nach unten
zu einem Wassersammelraum gebracht wird, welcher ein Ausgießgefäß bildet,
das in dem stromaufwärts liegenden Bereich, teilweise unterhalb
des Behälters, angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß hat
das System ferner vorzugsweise die folgenden Merkmale:
- – die erste Leitung weist einen ersten Abschnitt und
einen zweiten Abschnitt auf, die Umhüllungen definieren,
- – der erste Abschnitt der ersten Leitung weist einen
oberen Endabschnitt, der mit dem Flüssigkeitseintritt verbunden
ist, und einen unteren Endabschnitt auf,
- – der zweite Abschnitt der ersten Leitung weist einen
oberen Endabschnitt, der mit der Zwischenleitung verbunden ist,
und einen unteren Endabschnitt auf,
- – der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der ersten
Leitung sind durch eine Trennplatte mit einer Öffnung getrennt,
und
- – der untere Endabschnitt des ersten Abschnitts der
ersten Leitung und der untere Endabschnitt des zweiten Abschnitts
der ersten Leitung sind durch die Öffnung der Trennplatte
verbunden.
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Diese
einfache und wirksame Ausführung ermöglicht es,
zu gewährleisten, dass die Flüssigkeit in der
ersten Leitung im Kontakt mit dem Heizelement umläuft,
bevor sie in der Zwischenleitung umläuft.
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Gemäß einem
ergänzenden erfindungsgemäßen Merkmal
befindet sich das Heizelement auf der Trennplatte, um eine doppelte
Inkontaktbringung der Flüssigkeit mit der Heizeinrichtung
zu ermöglichen.
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So
wird ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen dem Fluid,
das in der ersten Leitung des Heizelements umläuft, und
dem Heizelement erhalten, wobei die Trennplatte auf ihren beiden
Flächen als Wärmeaustauschfläche dient.
Der Wärmeaustausch ist wohlgemerkt umso wirksamer, wenn
die Trennplatte in einem Material umgesetzt ist, das gute Wärmeleitungseigenschaften
aufweist.
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Gemäß einem
weiteren, ergänzenden erfindungsgemäßen
Merkmal ist das Heizelement allein in dem zweiten Abschnitt der
ersten Leitung angeordnet.
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Da
die Trennplatte eine Wärmeaustauschfläche ausbildet,
wird die Flüssigkeit umso wirksamer erwärmt, wenn
sie mit dem Heizelement in Kontakt kommt, nachdem sie vorab erwärmt
wurde, indem sie im ersten Abschnitt der ersten Leitung mit der
Trennplatte in Kontakt gekommen ist.
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Gemäß einem
noch weiteren, ergänzenden erfindungsgemäßen
Merkmal erstreckt sich das Filterelement zwischen einem unteren
Endabschnitt, der mit einer unteren Wange versehen ist, und einem oberen
Endabschnitt, der mit einer oberen Wange versehen ist, und die Zwischenleitung
erstreckt sich radial in der Dicke der oberen Wange.
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Diese
Ausführung ist einfach und wirksam, um die erste Leitung
und den Ringraum in Verbindung zu bringen.
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Gemäß einem
noch weiteren, ergänzenden erfindungsgemäßen
Merkmal befindet sich die Öffnung der Trennplatte in der
Nähe des unteren Endabschnitts des Filterelements.
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So
wird die gesamte Höhe des Filterelements zum Erwärmen
der Flüssigkeit im Kontakt mit der Trennplatte genutzt.
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Gemäß einem
noch weiteren, ergänzenden erfindungsgemäßen
Merkmal weist das System ferner eine Hülse auf, die den
ersten Abschnitt der ersten Leitung, den zweiten Abschnitt der ersten
Leitung, die Trennplatte und das Heizelement enthält.
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So
können insbesondere die Trennplatte und das Heizelement
einfacher in Bezug auf das Filterelement getrennt werden, um insbesondere
das Filterelement auszutauschen und gleichzeitig die Trennplatte
und das Heizelement zu behalten.
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Gemäß einem
noch weiteren, ergänzenden erfindungsgemäßen
Merkmal weist die Hülse eine Öffnung auf und die
Trennplatte erstreckt sich von der Hülse her, um in abgedichteter
Weise über die Öffnung zu verlaufen und trägt
eine Einrichtung zum Erfassen von Wasser, die sich außerhalb
der Hülse erstreckt, in einem Raum zum Sammeln von Wasser, wobei
der Raum zum Sammeln von Wasser mit dem Ringraum in Verbindung steht
und sich am Boden des Behälters in dem stromaufwärts
liegenden Bereich erstreckt.
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So
kann das Vorhandensein von Wasser, das aus der Trennung mit dem
Dieselkraftstoff stammt, ohne große Mehrkosten erfasst
werden und die Einrichtung zum Erfassen von Wasser einfach vom Filterelement
getrennt werden.
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In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann gegebenenfalls
ferner auf die eine und/oder die andere der in den Ansprüchen
2 bis 46 vorgesehenen Anordnungen zurückgegriffen werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
von mehreren ihrer Ausführungsformen als nicht einschränkendes
Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor.
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Es
zeigen:
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1 eine
axiale Schnittansicht des Filtersystems gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
axiale Schnittansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 eine
axiale Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der
Erfindung;
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4 eine
axiale Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der
Erfindung;
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5 eine
Variante der in 4 dargestellten Ausführungsform;
und
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6 einen
vergrößerten Teilschnitt des Entgasungssystems,
das in die in 5 gezeigte Ausführungsform
aufgenommen wird.
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In
den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische
oder gleichartige Elemente.
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1 stellt
ein Filtersystem 1 für Flüssigkeit dar.
Dieses Filtersystem 1 weist einen Behälter 2 aus Metall
oder Kunststoff auf, der einen Boden 2a aufweist, von dem
aus sich eine zylindrische Wand 2b nach oben erstreckt,
die sich um eine Drehachse 50 erstreckt und eine obere
Kante aufweist, die direkt fest mit einem Deckel 3 verbunden
ist. Dieser Deckel 3 weist einen Rand auf, der direkt am
kreisförmigen Rand des Metallbehälters 2 befestigt
ist. Der Rand des Deckels kann zum Beispiel auf den kreisförmigen Rand
des Metallbehälters gepresst, geschweißt, geschraubt
oder geklebt sein. Der Metall behälter 2 und der
Deckel 3 bilden somit ein Gehäuse aus, das ein Innenvolumen
begrenzt, in dem ein ringförmiges Filterelement 4 angeordnet
ist, das sich gemäß der Drehachse 50 erstreckt.
Das Filterelement 4 weist eine Außenfläche 4a und
eine Innenfläche 4b auf. Seine Innenfläche 4b begrenzt
einen hohlen Innenraum 5. Seine Außenfläche 4a begrenzt
mit der zylindrischen Wand 2b des Metallbehälters 2 einen
Ringraum 6. Dieses Filterelement 4 weist ein Filtrationsmittel 7 auf,
das sich zwischen einem oberen Endabschnitt 7a und einem
unteren Endabschnitt 7b erstreckt. Der obere Endabschnitt 7a des
Filtrationsmittels 7 ist in abgedichteter Weise an einer
oberen Wange 8 befestigt. Diese obere Wange 8 weist
ebenfalls eine Ringform mit einer Öffnung, die einen Durchmesser
aufweist, der im Wesentlichen identisch mit dem Innendurchmesser
des Filterelements ist, und eine vorspringende Außenumfangskante 8a auf,
die in abgedichtetem Kontakt mit dem Deckel 3 ist. Dieser
Deckel 3 weist auch einen Flüssigkeitseintritt 3a sowie
einen Flüssigkeitsaustritt 3b auf, um den Umlauf
und das Filtern der Flüssigkeit innerhalb des Filtersystems 1 zu
ermöglichen, wie anschließend ausführlicher
beschrieben.
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Das
Filtersystem 1 weist ferner ein Trennrohr 9 auf,
das direkt im hohlen Innenraum 5 des Filterelements 4 angeordnet
ist, wobei dieses Trennrohr eine zylindrische Wand 9a aufweist,
die sich über eine horizontale Wand 9b, die in
abgedichteter Weise fest mit dem unteren Endabschnitt 7b des
Filt rationsmittels 7 verbunden ist, nach unten erstreckt.
Die zylindrische Wand 9a des Trennrohres 9 erstreckt
sich ebenfalls über einen oberen Endabschnitt 9c nach oben,
der ebenfalls in abgedichtetem Kontakt mit dem Deckel 3 ist.
Dieser obere Endabschnitt 9c, der eine Kreisform aufweist,
ist in Bezug auf den Flüssigkeitseintritt 3a radial
nach außen angeordnet, während er in Bezug auf
den Flüssigkeitsaustritt 3b radial nach innen
angeordnet ist.
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Das
Trennrohr 9, der Behälter 2 und das Filterelement 4 definieren
einen stromaufwärts liegenden Bereich 10, der
sich zwischen dem Flüssigkeitseintritt 3a und
der Außenfläche 4a des Filterelements
erstreckt. Das Trennrohr 9 definiert insbesondere eine
Eintrittsleitung 39, die sich der Drehachse 50 folgend
in dem stromaufwärts liegenden Bereich und in dem hohlen
Innenraum 5 erstreckt. Der stromaufwärts liegende
Bereich 10 weist auch einen Raum zum Sammeln von Wasser 43 auf,
der sich zwischen dem unteren Endabschnitt 7b des Filtrationsmittels 7 und
dem Boden 2a des Behälters 2 erstreckt.
Der stromaufwärts liegende Bereich 10 weist ferner
den Ringraum 6 auf. Die Eintrittsleitung 39 ist
infolgedessen über den Raum zum Sammeln von Wasser 43,
in dem die Flüssigkeit radial nach außen umläuft,
an einem Endabschnitt mit dem Flüssigkeitseintritt 3a und am
anderen Endabschnitt mit dem Ringraum verbunden.
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Das
Trennrohr 9 und das Filterelement 4 definieren
auch einen stromabwärts liegenden Bereich 11,
der sich zwischen der Innenfläche 4b des Filterelements
und dem Flüssigkeitsaustritt 3b erstreckt. Die
zylindrische Wand 9a des Trennrohres 9 definiert insbesondere
mit der Innenfläche 4b des Filterelements eine
Austrittsleitung 40, die sich der Drehachse 50 folgend
im hohlen Innenraum 5 erstreckt. Der stromabwärts
liegende Bereich 11 weist auch das durch den oberen Endabschnitt 9c des
Trennrohres 9 und die Wange 8 des Filterelements 4 definierte
Volumen auf, wobei dieses Volumen direkt in dem Flüssigkeitsaustritt 3b mündet.
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Das
vorhergehend beschriebene Filtersystem 1 bildet daher eine
Einwegeinheit aus, die wegwerfbar ist, wenn das Filterelement 4 das
Filtern der Flüssigkeit nicht mehr in zweckmäßiger
Weise gewährleisten kann. Diese wegwerfbare Einwegeinheit ermöglicht
die Wahrung der Sauberkeit des Filterelements. Die lösbare
Anordnung und Montage der Heizeinrichtung ermöglichen auch
das Herausnehmen der letzteren aus der wegzuwerfenden Einheit und ihre
erneute Anordnung in einer neuen Einheit und daher ihre Bewahrung
von einer wegwerfbaren Einwegeinheit zur anderen.
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Der
Deckel 3 weist ebenfalls eine mittlere Öffnung
auf, die durch eine zylindrische Wand 12 begrenzt ist,
die eine Aufnahme für die elektrische Heizeinrichtung 13 ausbildet.
Diese elektrische Heizeinrichtung 13 ist aus einem Verbinder 14 ausgebildet, der
direkt in abgedichteter und lösbarer Weise in der durch
die Wand 12 ausgebildeten Aufnahme angeordnet ist, wobei
dieser Verbinder mit einem Heizelement 15 verbunden ist,
das durch eine Platte 41 getragen wird und direkt im stromaufwärts
liegenden Bereich 10 des Filtersystems untergebracht ist.
Dieser Verbinder 14 kann mehrere Stifte 16 aufweisen, die
direkt in einem Kunststoffmaterial geformt sind und elektrisch mit
dem Heizelement 15 verbunden sind, das im mittleren Bereich
des Filterelements untergebracht ist. Außerdem kann, wie
in 1 ersichtlich, zum Beispiel eine Dichtung 17 die
Dichtheit zwischen dem Kunststoffmaterial des Verbinders 14 und der
Wand 12 gewährleisten, die die mittlere Öffnung des
Deckels 3 ausbildet.
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Die
Platte 41 kann zum Beispiel unter der Form einer elektronischen
Karte ausgeführt sein, die ein Substrat aufweist, auf dem
eine oder mehrere schlangenförmig gezogene Kupferbahnen
siebgedruckt sind, die die Heizfunktion umsetzen. Das Substrat weist
ebenfalls eine Selbstregulierung auf, die zum Beispiel mittels eines
Leistungstransistors und einer Steuerschaltung umgesetzt ist, deren
Messelement ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten
sein könnte. Gemäß Ausführungsvarianten sind
die siebgedruckten Heizbahnen auf einer einzigen Fläche
oder auf beiden Flächen der Platte 41 gezogen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante werden
die siebgedruckten Heizbahnen durch ein oder mehrere PTK-Plättchen (Plättchen
mit positivem Temperaturkoeffizienten) 15 des Typs Polymer
oder Keramik mit positivem Temperaturkoeffizienten ersetzt, die
auch unter dem Namen selbstregelnder Widerstand bekannt sind, deren
Besonderheit ist, dass sie einen Widerstand aufweisen, der mit der
Temperatur zunimmt.
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Diese
elektronische Karte 41 weist in ihrem unteren Abschnitt
zwei Kupferplatten 42 auf, die sich in dem Raum zum Sammeln
von Wasser 43 erstrecken, um auf Höhe des Bodens 2a des
Metallbehälters 2 eine Erfassungseinrichtung für
Wasser umzusetzen. Außerdem kann die gedruckte Schaltungskarte
auch mit einer Erfassungseinrichtung für Druck versehen
sein. Der obere Endabschnitt der elektronischen Karte kann auch
direkt auf die Stifte des Verbinders 14 geschweißt
sein.
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Die
elektronische Platte oder die gedruckte Schaltungsplatte
15,
die als elektrische Heizeinrichtung verwendet wird, kann zum Beispiel
identisch mit derjenigen sein, die in der französischen
Patentanmeldung
FR 2 868 331 beschrieben
wird.
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Diese
elektrische Heizeinrichtung wird daher in der Folge der Beschreibung
nicht detaillierter beschrieben.
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So
läuft die Flüssigkeit, wenn die Flüssigkeit oder
der Dieselkraftstoff durch den Flüssigkeitseintritt 3a eintritt,
in der Mitte des Filters um und genauer in der Eintrittsleitung 39,
indem sie/er mit den Kupfer-Heizbahnen oder PTK-Plättchen 15 in
Kontakt tritt, die auf der Platte 41 umgesetzt sind, bevor
sie/er zum Boden 2a des Metallbehälters 2 im
Raum zum Sammeln von Wasser 43 geleitet wird. Die/der so
erwärmte Flüssigkeit oder Dieselkraftstoff läuft
dann im Ringraum 6 um, der durch die zylindrische Wand 2b des
Behälters 2 und das Filterelement 4 begrenzt
ist, bevor sie/er dieses Filterelement radial durchquert. Es sei
erwähnt, dass der Dieselkraftstoff oder die Flüssigkeit,
die so erwärmt wird, das Filterelement radial von außen
nach innen durchquert, bevor er/sie sich in der Austrittsleitung 40 wiederfindet.
Der so erwärmte und gefilterte Dieselkraftstoff wird dann über den
Austritt 3b des Filtersystems 1 abgeführt.
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Der
Umlauf der Flüssigkeit von der Außenseite zur
Innenseite des Filterelements 4 begünstigt die
Trennung des Dieselkraftstoffs und Wasser, das darin enthalten ist.
Das Filterelement 4 gewährleistet daher den Rückhalt
des Wassers und ermöglicht gleichzeitig eine Dekantierung
auf Höhe des Raums zum Sammeln von Wasser 43.
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Gemäß dieser
ersten Ausführungsform des Filtersystems gemäß 1 kann
der untere Endabschnitt 7b des Mittels 7 auch
mit einer unteren Wange versehen sein, die eine innere Umfangskante aufweist,
die in abgedichteter Weise mit dem unteren Endabschnitt der zylindrischen
Wand 9a des Trennrohres 9 verbunden ist.
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2 stellt
eine weitere Ausführungsform des Filtersystems 1 dar.
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind der Flüssigkeitseintritt 3a sowie
der Flüssigkeitsaustritt 3b durch Metallkanülen
ausgebildet, die direkt auf einen Metallmantel 18 mit Zylinderform
gelötet sind und die auch in abgedichteter Weise an eine Öffnung
abschließt, die an dem Deckel 3 angebracht ist.
Dieser Deckel 3 ist auch auf den oberen Endabschnitt der
zylindrischen Wand 2b des Metallbehälters 2 gepresst.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Heizeinrichtung 13 auch
einen Verbinder 14 auf, der zum Beispiel aus Kunststoffmaterial
umgesetzt ist, in dem Stifte 16, die direkt an das Heizelement 15 angeschlossen
sind, das im stromaufwärts liegenden Bereich 10 angeordnet
ist, der durch das Trennrohr 9 begrenzt ist, anhand eines Gussstücks
geformt sind.
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Außerdem
weist der Verbinder 14 auch einen Kanal 19, der
das Verbinden des Flüssigkeitseintritts 3a mit
der Eintrittsleitung 39 ermöglicht, und andererseits
einen Kanal 20 auf, der das Verbinden der Austrittsleitung 40 mit
dem Flüssigkeitsaustritt 3b ermöglicht.
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Der
obere Endabschnitt des Trennrohres 9 schließt
direkt in abgedichteter Weise an den unteren Abschnitt des Verbinders 14 ab,
um einen direkten Eintritt der zu filternden Flüssigkeit
in den stromaufwärts liegenden Bereich 10 zu ermöglichen,
der durch das Trennrohr 9 ausgebildet ist, in dem das Heizelement 15 direkt
angeordnet ist. Dieses Trennrohr 9 bildet auch ein Schutzelement
für das Heizelement 15 und die elektronische Karte 41 aus.
Der obere Endabschnitt des Trennrohres 9 kann direkt einteilig
mit dem Verbinder 14 umgesetzt sein oder aber in abgedichteter
Weise durch jedes zweckmäßige Mittel am unteren
Abschnitt dieses Verbinders 14 befestigt sein. Als Beispiel
kann der obere Endabschnitt des Trennrohres 9 durch Anklammern,
Schweißen, Schrauben oder Kleben an dem Verbinder 14 befestigt
sein. Wie in dieser 2 ersichtlich, ist der untere Abschnitt
des Trennrohres 9 axial geschlossen und weist gleichzeitig
eine radiale Öffnung 9d auf, die das radiale Leiten
der austretenden Flüssigkeit zur Außenseite des
Filterelements 4 ermöglicht.
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Der
Boden des Trennrohres weist ebenfalls eine Öffnung auf,
die durch den unteren Endabschnitt der gedruckten Schaltungskarte
durchquert wird, die mit einer Erfassungseinrichtung für
Wasser 42 versehen ist, die im Raum zum Sammeln für
Wasser 43 in der Nähe des Bodens 2a des
Behälters 2 angeordnet ist.
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Außerdem
weist das Filtrationsmittel 7 des Filterelements 4 auch
einen oberen Endabschnitt 7a und einen unteren Endabschnitt 7b auf,
an die eine obere Wange 8 beziehungsweise eine untere Wange 21 in
abgedichteter Weise abschließen. Die obere Wange 8 schließt
auch in abgedichteter Weise an den unteren Abschnitt des Mantels 18 ab,
während die innere Umfangskante der unteren Wange 21 des Filtrationsmittels 7 in
abgedichteter Weise an die Außenfläche des Trennrohres 9 abschließt.
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So
läuft diese Flüssigkeit, wenn die Flüssigkeit
oder der Dieselkraftstoff durch den Flüssigkeitseintritt 3a eintritt,
zuallererst im Kanal 19 um, der in dem Verinder 14 ausgebildet
ist, um in die Eintrittsleitung 39 zu münden,
in der das Heizelement 15 angeordnet ist, derart, dass
die Flüssigkeit mit dem Heizelement 15 in Kontakt
gebracht wird. Die/der so erwärmte Flüssigkeit
oder Dieselkraftstoff tritt aus dem Trennrohr 9 durch seine
radiale Öffnung 9d aus, um danach radial zur Außenseite
des Filterelements 4 geleitet zu werden. Es sei auch erwähnt,
dass der/die so erwärmte Dieselkraftstoff oder Flüssigkeit
gemäß dieser Ausführungsform daher das
Filterelement 4 radial von außen nach innen durchquert,
bevor er/sie sich in der Austrittsleitung 40 wiederfindet.
Der so erwärmte und gefilterte Dieselkraftstoff wird dann über den
Kanal 20, der in dem Verbinder 14 umgesetzt ist, und
den Austritt 3b des Filtersystems 1 abgeführt.
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Wie
in dieser 2 ersichtlich, kann das Filterelement 4 oder,
genauer gesagt, das Filtrationsmittel 7 auch auf Höhe
seines inneren Abschnitts mit einem durchbrochenen Versteifungsrohr 22 versehen
sein, das die Gewährleistung des Erhalts des Filtrationsmittels
während seiner Funktion sowie den Umlauf der Flüssigkeit
durch das Filtrationsmittel 7 ermöglicht.
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Außerdem
kann die untere Wange 21 des Filterelements 4 auch
mit Abstandshaltern 23 versehen sein, die sich nach unten
in Richtung des Bodens 2a des Metallbehälters 2 erstrecken, derart,
dass ein ausreichender Raum zwischen der unteren Wange 21 und
dem Boden 2a des Behälters gewährleistet wird,
derart, dass die Flüssigkeit radial zur Außenseite
des Raums zum Sammeln von Wasser 43 zum Ringraum 6 geleitet
werden kann, bevor sie das Filtrationsmittel 7 durchquert.
Diese Abstandshalter 23 können ausgehend von einem
elastisch verformbaren Material umgesetzt werden, um das Pressen
der oberen Wange 8 in abgedichteter Weise gegen den Deckel 3 zu
ermöglichen. Zur Gewährleistung der Dichtheit
zwischen der oberen Wange 8 und dem Deckel 3 kann
auch eine Feder zwischen dem Boden 2a des Behälters
und der unteren Wange 21 angeordnet werden.
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3 stellt
ein drittes Filtersystem 1 dar, in dem der Flüssigkeitseintritt 3a sowie
der Flüssigkeitsaustritt 3b durch Metallkanülen
ausgebildet sind, die direkt in abgedichteter Weise an den Deckel 3 des Filtersystems 1 abschließen.
Das Filterelement 4 oder, genauer gesagt, das Filtrationsmittel 7 erstreckt sich
immer noch zwischen einem oberen Endabschnitt 7a, der in
abgedichteter Weise an eine obere Wange 8 abschließt,
und einem unteren Endabschnitt 7b, der ebenfalls in abgedichteter
Weise an eine untere Wange 21 abschließt, deren
innere Umfangskante in abgedichteter Weise an den unteren Endabschnitt
des Trennrohres 9 abschließt. Wie in dieser 3 ersichtlich,
ist der untere Endabschnitt des Trennrohres 9 in Richtung
des Bodens 2a des Metallbehälters 2 offen.
Außerdem schließt der obere Endabschnitt des Trennrohres 9 in abge dichteter
Weise an die untere Fläche der oberen Wange 8 des
Filterelements 4 ab.
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Bei
dieser Ausführungsform ist der Verbinder 14 der
elektrischen Heizeinrichtung 13 ebenfalls in abgedichteter
und lösbarer Weise in einem Mantel 18 angeordnet,
der selbst in abgedichteter Weise auf dem Deckel 3 angebracht
ist. Die Platte 41, die das Heizelement 15 der
elektrischen Heizeinrichtung 13 trägt, erstreckt
sich ebenfalls axial innerhalb des Rohres 9, das einen
Abschnitt des stromaufwärts liegenden Bereichs 10 definiert.
In der Art, dass die Eintrittsleitung 39 an den Flüssigkeitseintritt 3a abschließt,
weist die obere Fläche der Wange 8 eine zum Beispiel
kreisförmige Aussparung 24 auf, die dem Flüssigkeitseintritt 3a zugewandt
ist, um einen Umlauf der/des zu filternden Flüssigkeit
oder Dieselkraftstoffs vom Flüssigkeitseintritt 3a zur
Eintrittsleitung 39 zu ermöglichen. Diese kreisförmige
Aussparung 24 der Wange steht wohlgemerkt auch mit einer mittleren Öffnung 8c in
Verbindung, die direkt in der oberen Wange 8 umgesetzt
ist und die einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem
Innendurchmesser des Trennrohres 9 entspricht. Außerdem
ist die obere Fläche der Wange 8 auch in abgedichtetem
Kontakt mit dem Deckel 3, zum Beispiel mittels der Dichtungen 25 und 26,
die eine Dichtheit zwischen dem stromaufwärts liegenden
Bereich 10 und dem stromabwärts liegenden Bereich 11 gewährleisten.
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Ebenso
weist die obere Wange 8 eine Umlaufleitung 27 auf,
die sich in Bezug auf die axiale Richtung 50 schräg
erstreckt und sich gleichzeitig über die gesamte Dicke
der oberen Wange 8 erstreckt. Diese Umlaufleitung ermöglicht
es, den Flüssigkeitsaustritt 3b in abgedichteter
Weise an die Austrittsleitung 40 anzuschließen.
Die obere Fläche der Wange 8 kann auch mit einer
kreisförmigen Nut 28 versehen sein, die mit dem
Deckel 3 einen dichten kreisförmigen Kanal bildet,
der dazu bestimmt ist, dem Flüssigkeitsaustritt 3b zugewandt
zu sein, und der ebenfalls mit dem oberen Endabschnitt der Umlaufleitung 27 in
Verbindung steht, derart, dass das Filterelement beim Zusammenbau
des Filtersystems 1 nicht notwendigerweise winkelig in
Bezug auf den Deckel 3 positioniert ist.
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Die
untere Wange 21 kann auch mit Abstandshaltern 23 versehen
werden, derart, dass zwischen der unteren Wange 21 und
dem Boden 2a des Behälters ein Raum gelassen wird,
der ausreicht, um das radiale Leiten der/des geheizten Flüssigkeit
oder Dieselkraftstoffs zur Außenseite des Raums zum Sammeln
von Wasser 43 zum Ringraum 6 zu ermöglichen,
bevor sie/er das Filterelement 4 von außen nach
innen durchquert und in die Austrittsleitung 40 mündet
und dann durch den Flüssigkeitsaustritt 3b abgeführt
wird.
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Außerdem
kann das Trennrohr 9, wie in dieser 3 ersichtlich,
auch auf Höhe seiner Außenfläche mit
einem spiralförmigen Gewinde 9e versehen sein,
das in der Austrittsleitung 40 angeordnet ist, derart,
dass ein spiralförmiger Umlauf der/des geheizten und dann
gefilterten Flüssigkeit oder Dieselkraftstoffs ermöglicht
wird, bevor sie/er über die direkt in der oberen Wange 8 umgesetzte
Umlaufleitung 27 in dem Flüssigkeitsaustritt 3b mündet.
Dieses Trennrohr 9, das mit einem spiralförmigen
Gewinde 9e versehen ist, dient zum Tragen (Zentrieren)
des Filtrationsmittels 7 bei gleichzeitiger Gewährleistung
eines Ringkanals für die gefilterte Flüssigkeit.
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Außerdem
ist die kreisförmige Nut 28, die mit dem Deckel 3 einen
kreisförmigen Kanal bildet, zwischen den Dichtungen 25 und 26 angeordnet,
derart, dass eine Dichtheit zwischen dem stromaufwärts
liegenden Bereich 10 und dem stromabwärts liegenden Bereich 11 gewährleistet
wird.
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Die
Dichtungen 25, 26 können durch Dichtungswülste
ersetzt werden, die sich von der oberen Wange 8 aus axial
erstrecken.
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4 stellt
eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filtersystems 1 dar.
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Dieses
Filtersystem 1, das in 4 dargestellt
ist, unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten
in dem Sinne, dass eine Hülse 30 direkt innerhalb
des Trennrohres 9 angeordnet ist. Die Hülse 30 kann
aus Kunststoff umgesetzt sein. Diese Hülse 30 weist
einen oberen Endabschnitt 30a, der über eine kreisförmige Öffnung
oder einen Kanal 29, der auf der oberen Fläche
der Wange 8 umgesetzt ist, in abgedichteter Weise an den
Flüssigkeitseintritt 3a abschließt, und
einen geschlosse nen unteren Endabschnitt 30b auf. Die Eintrittsleitung 39 erstreckt sich
innerhalb der Hülse sowie der Platte 41, die die Eintrittsleitung 39 in
zwei Umhüllungen 31, 32 trennt, die ein
doppeltes Inkontaktbringen der Flüssigkeit mit der Platte 41 ermöglichen,
die das Heizelement 15 trägt, derart, dass die
Wärmeaustauschfläche vergrößert
und so die Wirksamkeit der Erwärmung des Kraftstoffs verbessert
wird. Diese Hülse 30 kann durch Anklammern, Schweißen,
Schrauben oder Kleben fest mit dem Verbinder 14 verbunden
daran montiert werden. So gewährleistet diese Hülse 30 den
Schutz der Heizeinrichtung 13, wenn die letztere von dem
Mantel 18 entfernt wird. In dieser Ausführungsform
kann die Platte 41 auch durch eine gedruckte Schaltungsplatte
umgesetzt werden, die zumindest ein PTK-Widerstandsheizplättchen
oder zumindest eine siebgedruckte, schlangenförmig gezogene,
in der Umhüllung 32 angeordnete Heizbahn aufweist.
Der untere Endabschnitt dieser Platte 41 weist eine Öffnung 41a auf,
um einen doppelten Umlauf der Flüssigkeit zugleich in der
Umhüllung 31 und in der Umhüllung 32 zu
ermöglichen.
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Die
Umhüllung 31 weist einen stromaufwärtigen,
oberen Endabschnitt 31a, der mit dem Flüssigkeitseintritt 3a verbunden
ist, und einen stromabwärtigen, unteren Endabschnitt 31b auf.
Die Umhüllung 32 weist einen stromaufwärtigen,
oberen Endabschnitt 32b, der mit einem Kanal 33 verbunden ist,
und einen unteren Endabschnitt 32a auf, der über die Öffnung 41a mit
ei nem stromabwärtigen, unteren Ende 31b der Umhüllung 31 verbunden
ist. Die Flüssigkeit läuft in der Umhüllung 31 nach
unten und in der Umhüllung 32 nach oben um.
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Außerdem
weist die Hülse auf Höhe ihres oberen Abschnitts
auch eine Öffnung 30c auf, die dem Kanal 33 zugewandt
ist, der sich radial nach außen und in die Dicke der Wange 8 erstreckt,
um einen Umlauf der so erwärmten Flüssigkeit in
Richtung der Außenseite des Filterelements 4 und
zwar auf Höhe der oberen Wange 8 zu ermöglichen.
Die/der so erwärmte Flüssigkeit oder Dieselkraftstoff
läuft im Ringraum 6 stromaufwärts vom
Filterelement 4 von oben nach unten um, was eine bessere
Trennung des Wassers vom Dieselkraftstoff ermöglicht, wobei
das Wasser dann gleichzeitig durch den Umlauf des Dieselkraftstoffs
von oben nach unten und durch die Wirkung der Schwerkraft, die auf
die Wasserpartikel ausgeübt wird, die dichter sind als
der Dieselkraftstoff, nach unten in Richtung des Bodens 2a des
Metallbehälters 2 zum Raum zum Sammeln von Wasser 43 mitgenommen
wird. Gemäß dieser Ausführungsform ist
die Austrittsleitung 40 über die Umlaufleitung 27, die
direkt in der Dicke der Wange 8 umgesetzt ist, auch mit
dem Flüssigkeitsaustritt 3b verbunden. Gemäß dieser
Ausführungsform schließt die untere Wange 21 des
Filterelements 4 in abgedichteter Weise an den unteren
Endabschnitt des Trennrohres 9 ab.
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Der/die
zu erwärmende und zu filternde Dieselkraftstoff oder Flüssigkeit
tritt daher durch den Flüssigkeitseintritt 3a und
dann in die Öffnung oder den Kanal 29 ein, der
auf der oberen Fläche der Wange 8 umgesetzt ist,
und läuft dann in der Eintrittsleitung 39 um,
indem er/sie in die Umhüllung 31 hinunterfließt
und dann in die Umhüllung 32 zwischen dem Heizelement 15 und
der Hülse 30 hinauffließt. Der/die so
geheizte Dieselkraftstoff oder Flüssigkeit verläuft
dann im Kanal 33, der in der Dicke der Wange 8 umgesetzt
ist, um radial nach außen und über das Filterelement 4 geleitet
zu werden. Der/die so geheizte Dieselkraftstoff oder Flüssigkeit
fließt dann nach unten hinab, um das Filterelement radial
von außen nach innen zu durchqueren, bevor er/sie in dem
stromabwärts liegenden Bereich mündet, um dann über
die Umlaufleitung 27 wieder durch den Flüssigkeitsaustritt 3b hinauszutreten.
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Gemäß der
in 4 dargestellten vierten Ausführungsform
ist der Verbinder 14 der elektrischen Heizeinrichtung ebenfalls
in abgedichteter und lösbarer Weise innerhalb des Mantels 18 montiert, der
in fester und abgedichteter Weise auf dem Deckel 3 angebracht
ist.
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Der
Boden der Hülse 30 weist eine Öffnung 30d auf,
um das Verlaufen vom unteren Endabschnitt der gedruckten Schaltungskarte
bzw. -platte 41, die mit einer Einrichtung zum Erfassen
von Wasser 42 versehen ist, die im Raum zum Sammeln von
Wasser 43 angeordnet ist, zur Nähe des Bodens 2a des
Behälters 2 zu ermöglichen.
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In
dieser vierten Ausführungsform könnte die zylindrische
Wand 9a des Trennrohres 9 weggelassen werden,
obgleich dies nicht bevorzugt wird. Die Hülse würde
dann als Trennrohr zwischen der Eintrittsleitung 39 und
der Austrittsleitung 40 (zwischen dem stromaufwärts
liegenden Bereich 10 und dem stromabwärts liegenden
Bereich 11) dienen und es müsste eine Dichtheitseinrichtung
zwischen der unteren Wange 21 und der Hülse 30 vorgesehen
werden. Das spiralförmige Gewinde 9e würde
dann vorzugsweise auf der Außenseite der Hülse 30 gehalten oder
weggelassen werden. Im letzteren Fall wäre es dann zu bevorzugen,
eine Einrichtung zum Zentrieren des Filterelements 4 vorzusehen,
um die Funktion des spiralförmigen Gewindes zu übernehmen.
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5 stellt
eine Variante der in 4 dargestellten Ausführungsform
dar. Gemäß dieser Ausführungsvariante
weist das Filterelement 4 einen größeren
Außendurchmesser auf, was das Umsetzen einer Nut 28 ermöglicht,
die auf der oberen Fläche der Wange 8 kreisförmig
sein kann. Diese kreisförmige Nut definiert mit dem Deckel 3 einen
dichten kreisförmigen Kanal, der dem Flüssigkeitsaustritt 3b zugewandt
ist. Außerdem mündet die Umlaufleitung 27 ebenfalls
in die kreisförmige Nut 28. Die obere Fläche der
Wange 8 weist auch eine kreisförmige Nut 34 auf, die
einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als derjenige der Nut 28,
wobei diese kreisförmige Nut auch einen dichten kreisförmigen
Kanal ausbildet, der dem Flüssigkeits eintritt 3a zugewandt
ist und gleichzeitig mit dem Kanal 29 verbunden ist, der
eine dichte Verbindung zwischen dem Flüssigkeitseintritt 3a und
dem stromaufwärts liegenden Bereich 10 ermöglicht.
Das Vorhandensein dieser dichten kreisförmigen Kanäle 28 und 34 ermöglicht
daher die Vermeidung jeglicher winkeliger Positionierung zwischen
der oberen Wange und dem Flüssigkeitseintritt 3a und
-austritt 3b.
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Wohlgemerkt
können gemäß der Ausführungsform
von 4 von derjenigen, die in 5 dargestellt
ist, auch Dichtungen zwischen der oberen Wange und dem Deckel 3 angeordnet
sein, um eine Dichtheit zwischen dem stromaufwärts liegenden
Bereich 10 und dem stromabwärts liegenden Bereich 11 zu
gewährleisten.
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In
den vierten und fünften Ausführungsformen behindert
die Tatsache, dass das oder die Heizelement(e) lediglich auf einer
einzigen Fläche der Platte 41 angeordnet sind,
nicht den Wärmeaustausch bei der doppelten Inkontaktbringung
des Kraftstoffs der zu filternden Flüssigkeit mit der Platte 41,
da die durch die Heizelemente erzeugte Hitze durch Wärmeleitung
durch die Platte hindurch auch thermisch bis auf die Fläche
der Platte geleitet wird, die die Heizelemente nicht trägt.
Infolgedessen verteilt eine Fläche der Platte, die keine
Heizelemente trägt, trotzdem Wärmeenergie an den
Kraftstoff, der sie durchfließt, daher der Nutzen der Bewahrung
einer doppelten Inkontaktbringung.
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Wie
in 6 ersichtlich, kann die obere Wange 8 auch
eine andere Leitung 35 aufweisen, die mit dem Flüssigkeitsaustritt 3b in
Verbindung steht und die auch in die kreisförmige Nut 28 mündet,
die auf der oberen Fläche der oberen Wange 8 umgesetzt
ist und die mit dem Deckel 3 den dichten kreisförmigen
Kanal bildet. Diese Leitung 35 ermöglicht eine
Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsaustritt 3b und
dem stromaufwärts liegenden Bereich 10, der den
Ringraum 6 aufweist. Diese Leitung 35 dient zum Aufnehmen
einer Entgasungsvorrichtung 36, die zum Beispiel ein Porenstück 37 aufweist,
das durch ein poröses ringförmiges Teil ausgebildet
ist, das durch Sintern umgesetzt ist (dieses Porenstück 37 ermöglicht
das Aufhalten der Verunreinigungen, die in dem Dieselkraftstoff-Luft-Gemisch
enthalten sein können), sowie eine Einspritzdüse 38,
die kalibrierte Nuten aufweist, um einen kalibrierten Luftstrom,
der die Einspritzung des Verbrennungsmotors, der stromabwärts
vom Filter angeordnet ist, nicht behindert, direkt in stromabwärtiger
Richtung des Filters entweichen zu lassen.
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Wohlgemerkt
kann die gedruckte Schaltungsplatte (d. h. Platine) 41 wie
in allen vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen in
ihrem unteren Abschnitt mit einer Erfassungseinrichtung für Druck
und einer Erfassungseinrichtung für Wasser 42 versehen
sein.
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Ferner
kann der Verbinder 14 gemäß sämtlichen
vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen auf seinem äußeren
Abschnitt, der sich jenseits des Mantels 18 oder der Wand 12 befindet,
mit einem Bruchbereich 14a versehen sein, um zu vermeiden, dass
der Verbinder innerhalb des Mantels 18 oder der Wand 12 rissig
wird oder zerbricht, was dann ein Auslaufen von Flüssigkeit/Dieselkraftstoff
zur Außenseite des Filtersystems 1 zur Folge hätte.
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Ferner
kann die obere Wange 8 des Filterelements mit einer Umlaufleitung
oder einer Leitung für das Entgasungssystem unabhängig
von der Heizeinrichtung verwendet werden, die lösbar auf
dem Deckel montiert ist. Ebenso kann der mit Kanälen 19 und 20 versehene
Verbinder 14 unabhängig von den Leitungen verwendet
werden, die auf und in der oberen Wange 8 des Filterelements
umgesetzt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4477345
A [0003]
- - EP 06657201 [0009]
- - EP 0657201 [0009]
- - FR 2868331 [0045]