DE202007010602U1

DE202007010602U1 - Filterelement

Info

Publication number: DE202007010602U1
Application number: DE202007010602U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2017-07-28

Abstract

Filterelement (1) insbesondere eines Kraftstofffilters (10) für Kraftfahrzeuge, vorgesehen zum austauschbaren Einsatz in einem Filtergehäuse (2), umfassend einen zur radialen Durchströmung vorgesehenen Filterkörper (3) mit einem Filtermaterial (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (6) für den Kraftstoff außenseitig und flächig um das Filtermaterial (5) herumgeführt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Filterelement insbesondere eines Kraftstofffilters für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Die Fließfähigkeit von Kraftstoff lässt mit sinkenden Temperaturen nach. Insbesondere Dieselkraftstoff neigt bei winterlichen Temperaturen zur Versulzung, was zur Störung der Kraftstoffversorgung des Fahrzeugmotors führen kann. Der versulzte Kraftstoff setzt insbesondere den im Niederdruckkreislauf der Kraftstoffversorgung angeordneten Kraftstofffilter zu, wodurch dessen Durchströmungswiderstand übermäßig ansteigt. Der Antriebsmotor kann nicht mit der erforderlichen Durchflussmenge des Kraftstoffes versorgt werden. Unter Umständen tritt eine vollständige Unterbrechung des Kraftstoffstromes ein.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile werden insbesondere bei Diesel-Fahrzeugen beheizte Kraftstofffilter eingesetzt. In vorbekannten Bauformen weist das Filtergehäuse eine integrierte elektrische Heizung auf, die den durchfließenden Kraftstoff erwärmt und dadurch die erwünschte niedrige Viskosität des Kraftstoffes erzeugt. Die Herstellung eines solchen Filtergehäuses ist aufwendig und kostenintensiv. Ein erheblicher Anteil der erzeugten Heizleistung wird zur Erwärmung des Kraftstofffilters bzw. seines Gehäuses eingesetzt. Nur ein Teil der Heizleistung steht für die angestrebte Erwärmung des Kraftstoffes zur Verfügung. Der durchfließende Kraftstoffstrom kommt nur anteilig mit den erwärmten Gehäusewänden in Berührung, so dass eine ungleichmäßige Erwärmung eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Filterelement derart weiterzubilden, dass seine Wirksamkeit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Filterelement insbesondere eines Kraftstofffilters für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, welches zum austauschbaren Einsatz in einem Filtergehäuse vorgesehen ist, und welches einen zur radialen Durchströmung vorgesehenen Filterkörper mit einem Filtermaterial umfasst. Ein Heizelement für den Kraftstoff ist außenseitig und flächig um das Filtermaterial herumgeführt, am Filterelement befestigt und zum gemeinsamen Austausch mit diesem vorgesehen. Hierdurch liegt das Heizelement im eingebauten Zustand direkt im rohseitigen Filterfunktionsraum, also unmittelbar dort, wo die Heizleistung gewünscht wird. Ohne dass ein Wärmeübergang durch eine Gehäusewand erforderlich ist, wird das Heizelement vom Kraftstoffstrom umspült. Es treten keine Wärmeverluste auf. Im Zusammenhang mit einer Temperaturregelung führt die direkte Wärmeübertragung zu schnellen Reaktionszeiten. Gegenüber beheizten Filtergehäusen ergibt sich ein Preisvorteil. Es ist kein zusätzlicher Bauraum erforderlich. In den vorgesehenen Wartungsintervallen wird das Filterelement gemeinsam mit dem daran befestigten Heizelement entnommen und ausgetauscht, wodurch eine dauerhafte Funktionssicherheit gegeben ist.
Es kann zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen dem Heizelement und dem Filterelement dadurch herzustellen, dass das beispielsweise rohrförmig ausgebildete Heizelement auf den Filterkörper lose oder klemmend aufgeschoben ist. In zweckmäßiger Weiterbildung ist das Heizelement fest und unlösbar mit dem Filterkörper beispielsweise durch Verkleben, Einschäumen oder Einspritzen verbunden. Neben einer exakten Lageausrichtung ist sichergestellt, dass tatsächlich ein gemeinsamer Austausch von Filterelement und Heizelement durchgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Heizelement ein Thermoelement. Mit diesem wird die Kraftstofftemperatur erfasst. Das Messergebnis des Thermoelementes kann für eine Steuerung bzw. Regelung der Heizleistung und damit der Kraftstofftemperatur herangezogen werden.
Es können verschiedene Bauformen des Heizelementes zweckmäßig sein. Bevorzugt weist das Heizelement einen elektrischen Heizleiterdraht insbesondere in Form eines Flachdrahtes auf. Bei einfacher und kostensparender Bauform ist nur ein geringer Platzbedarf erforderlich.
In zweckmäßiger Weiterbildung weist das Heizelement einen integrierten elektrischen Anschlussstecker für den Heizleiterdraht und insbesondere auch für das Thermoelement auf. Dies erlaubt eine zuverlässige elektrische Kontaktierung, die mit geeigneten Dichtungsmaßnahmen gegen Kraftstoff geschützt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heizleiterdraht in einem insbesondere zylindrischen Kunststoffmantel gehalten und bevorzugt darin eingespritzt. Zweckmäßig ist dabei ein Gehäuse des Anschlusssteckers einteilig mit dem Kunststoffmantel ausgebildet. Der Kunststoffmantel kann infolge seiner Formstabilität selbst bei dünnwandiger Ausführung eine hinreichende Stützwirkung auf den Heizleiterddraht ausüben, ohne die Wärmeübertragung nennenswert zu beeinträchtigen. Bei entsprechender Ausgestaltung wirkt der Kunststoffmantel darüber hinaus als Strömungsleitelement, welches den Kraftstoff derart am Heizelement entlang führt, dass eine gleichmäßige Erwärmung sichergestellt ist. Die einteilige Ausgestaltung des Anschlusssteckers mit dem Kunststoffmantel vermeidet Dichtigkeitsprobleme im Bereich der elektrischen Kontaktierung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Kraftstofffilters mit einem eingesetzten, auswechselbaren Filterelement, umfassend ein Heizelement gemäß der Erfindung,
2 in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des Heizelementes nach 1 aus gewickeltem Runddraht,
3 eine vergrößerte Detaildarstellung des Heizelementes nach
2 mit Einzelheiten eines Anschlußsteckers,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizleiterdrahtes in Form eines Flachdrahtes,
5 eine perspektivische Darstellung eines Kunststoffmantels zur Aufnahme des Heizleiterdrahtes nach 4 mit einem angeformten Steckergehäuse,
6 das aus dem Heizleiterdraht nach 4 und dem Kunststoffmantel nach 5 gebildete Heizelement.
Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung einen erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstofffilter 10 eines Kraftfahrzeuges für Dieselkraftstoff. Es können aber auch andere Anwendungen und insbesondere andere Kraftstoffarten vorgesehen sein. Der Kraftstofffilter 10 umfasst ein Filtergehäuse 2, welches mit einem lösbaren Deckelteil 13 verschlossen ist. Das Deckelteil 13 ist mit einem Zulauf 19 und mit einem Ablauf 20 für den Kraftstoff versehen. Im Filtergehäuse 2 ist ein austauschbares Filterelement 1 gehalten, welches in vorgesehenen Wartungsintervallen nach Lösen des Deckelteils 13 entnommen und gegen ein neues Filterelement 1 ersetzt werden kann.
Das Filterelement 1 umfasst einen Filterkörper 3 mit einem Filtermaterial 5. Als Filtermaterial 5 ist Filterpapier vorgesehen. Es können jedoch auch andere Filtermaterialien 5 zweckmäßig sein. Das Filtergehäuse 2 und der Filterkörper 3 sind im Wesentlichen zylindrisch aufgebaut. Es können aber auch Bauformen mit elliptischem oder anderem geeigneten Querschnitt zweckmäßig sein. Radial außerhalb des Filtermaterials 5 befindet sich eine Rohseite 7 des Filterelementes 1. Im radial inneren Bereich ist ein etwa zylindrischer Hohlraum vorgesehen, der eine Reinseite 8 des Filterelementes 1 bildet. Die Rohseite 7 und die Reinseite 8 sind im Bereich des Deckelteils 13 durch eine Endscheibe 11 und gegenüberliegend durch eine Kappe 29 des Filterelementes 1 fluidisch voneinander getrennt. Die Endscheibe 11 liegt etwa in der Trennebene zwischen dem Filtergehäuse 2 und dessen Deckelteil 13. Für eine Abdichtung ist die Endscheibe 11 mit einer umlaufenden, innenseitig am Filtergehäuse 2 anliegenden Dichtung 12 versehen.
Im Betrieb strömt Kraftstoff oder ein anderes Fluid durch den Zulauf 19 entsprechend einem Pfeil 21 in den die Reinseite 7 bildenden Filterfunktionsraum. Von dort aus wird das Filtermaterial 5 radial von der äußeren Rohseite 7 zur inneren Reinseite 8 hin entsprechend Pfeilen 22 durchströmt. Aus dem inneren, die Reinseite 8 bildenden Hohlraum strömt der gefilterte Kraftstoff durch den Ablauf 20 ab, wie durch einen Pfeil 23 angedeutet.
Ein etwa rohrförmiges Heizelement 6 zur Erwärmung des Kraftstoffes ist im Filterfunktionsraum auf der Reinseite 7 mit radialem Abstand zur Umfangswand des Filtergehäuses 2 angeordnet. Dabei ist das flächig ausgebildete Heizelement 6 außenseitig um das Filtermaterial 5 geschlossen herumgeführt. Das Heizelement 6 ist fest und unlösbar mit dem Filterkörper 3 verbunden, wozu es im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Endscheibe 11 durch Verkleben, Einschäumen, Einspritzen oder dergleichen befestigt ist. Entsprechend der schematischen Darstellung nach 1 ist ein radialer Abstand zwischen dem Heizelement 6 und dem Filtermaterial 5 vorgesehen. Hierdurch wird das Heizelement 6 sowohl innenseitig als auch außenseitig vom Kraftstoff entsprechend der Pfeile 22 umströmt. Beispielsweise bei einer Ausgestaltung des Filtermaterials 5 als Faltenbalg oder dergleichen kann das rohrförmige Heizelement 6 aber auch mit gleicher Wirkung in direktem Kontakt zum Filtermaterial 5 auf das Filterelement 1 aufgeschoben sein. Insbesondere in der letztgenannten Ausführungsform ist eine feste, unlösbare Verbindung des Heizelementes 6 mit dem Filterelement 1 nicht zwingend erforderlich. Eine klemmende Lagefixierung durch Aufschieben kann ausreichen.
2 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des Heizelementes 6 nach 1, wobei das Heizelement 6 einen elektrischen Heizleiterdraht 15 umfasst. Der Heizleiterdraht 15 ist als Widerstandsdraht mit rundem Querschnitt ausgebildet und zu einem zylindrischen Wickelkörper geformt. Dieser Wickelkörper kann für sich alleine genommen oder in Verbindung mit einem weiter unten beschriebenen Kunststoffmantel 17 oder anderen Stützkörpern eingesetzt werden. Zwei Enden 26 des Heizleiterdrahtes 15 sind für eine elektrische Kontaktierung radial nach innen gebogen. Ein aus Kunststoff spritzgegossenes Gehäuse 18 bildet zusammen mit Steckerstiften 25 einen elektrischen Anschlussstecker 16. Hieran ist auch ein schematisch angedeutetes Thermoelement 14 für eine Steuerung oder Regelung der Heizleistung des Heizelementes 6 und damit der Temperatur des Kraftstoffes vorgesehen.
3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung der Anordnung nach 2 mit Einzelheiten des Anschlusssteckers 16. Es sind insgesamt vier Steckerstifte 25 vorgesehen, von denen ein Paar die elektrische Kontaktierung zum Heizleiterdraht 15 und das andere Paar die elektrische Kontaktierung zum Thermoelement 14 herstellt. Das Gehäuse 18 des Anschlusssteckers 16 weist eine seitlich hervorstehende Durchführung 28 für das Verbindungskabel zum Thermoelement 14 auf. Des weiteren ist auf der Oberseite des Gehäuses 18 eine angeformte Nase 27 zur Orientierung eines anzuschließenden Gegensteckers vorgesehen.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizleiterdrahtes 15 in Form eines Flachdrahtes. Dieser Flachdraht kann beispielsweise aus einer dünnen Blechfolie mit einer Dicke von etwa 0,3 mm je nach Fertigungsstückzahl ausgestanzt, ausgeätzt oder ausgelasert werden. Bei guter Handhabbarkeit weist der Flachdraht zur Bildung des Heizleiterdrahtes 15 eine große Oberfläche für eine gute Wärmeübertragung an den zu erwärmenden Kraftstoff auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Flachdraht mäanderförmig angeordnet und nach der Auslösung aus dem Halbzeug zu einer flächigen, etwa zylindrischen Struktur geformt, wobei die Enden 26 des Heizleiterdrahtes 15 radial nach außen abgewinkelt sind.
In 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Kunststoffmantels 17 zur Aufnahme des Heizleiterdrahtes 15 nach 4 dargestellt. Entsprechend der Kontur des geformten Heizleiterdrahtes 15 nach 4 weist auch der Kunststoffmantel 17 eine etwa zylindrische Form auf. Bei abweichenden Formen des Filtermaterials 5 (1) kann auch eine von der Zylinderform abweichende, an die Umfangskontur des Filtermaterials 5 angepasste Form des Heizleiterdrahtes 15 und des Kunststoffmantels 17 zweckmäßig sein.
Das Gehäuse 18 des Anschlusssteckers 16 ist einteilig mit dem Kunststoffmantel 17 als Spritzgussteil ausgebildet. Das Gehäuse 18 ist mit zwei Steckerstiften 25 für den Heizleiterdraht 15 nach 4 bestückt. Bei einer Ausgestaltung mit zusätzlichem Thermoelement 14 nach den 2 und 3 ist eine entsprechend zusätzliche Anzahl von Steckerstiften 25 vorzusehen.
6 zeigt das aus dem Heizleiterdraht 15 nach 4 und dem Kunststoffmantel 17 nach 5 gebildete Heizelement 6. Der Flachdraht nach 4 ist innenseitig in den Kunststoffmantel 17 eingelegt, wobei die Steckerstifte 25 mit den Enden 26 des Heizleiterdrahtes 15 (4) verschweißt sind. Das derart vormontierte Heizelement 6 wird noch mit Kunststoff umspritzt, wodurch eine innige Verbindung des Heizleiterdrahtes 15 mit dem Kunststoffmantel 17 sichergestellt ist. Die Steckerstifte 25 sind im Gehäuse 18 des Anschlusssteckers 15 kraftstoffdicht vergossen.

Claims

Filterelement (1) insbesondere eines Kraftstofffilters (10) für Kraftfahrzeuge, vorgesehen zum austauschbaren Einsatz in einem Filtergehäuse (2), umfassend einen zur radialen Durchströmung vorgesehenen Filterkörper (3) mit einem Filtermaterial (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizelement (6) für den Kraftstoff außenseitig und flächig um das Filtermaterial (5) herumgeführt ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement am Filterelement (1) befestigt und zum gemeinsamen Austausch mit diesem vorgesehen ist.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) fest und unlösbar mit dem Filterkörper (3) verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) ein Thermoelement (14) umfasst.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) einen elektrischen Heizleiterdraht (15) insbesondere in Form eines Flachdrahtes aufweist.
Filterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) einen integrierten elektrischen Anschlußstecker (16) für den Heizleiterdraht (15) und insbesondere auch für das Thermoelement (14) aufweist.
Filterelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterdraht (15) in einem insbesondere zylindrischen Kunststoffmantel (17) gehalten und darin eingespritzt ist.
Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Gehäuse (18) des Anschlußsteckers (16) einteilig mit dem Kunststoffmantel (17) ausgebildet ist.