DE20217601U1

DE20217601U1 - Filter mit elektromagnetischem Ablaufventil mit zwei Durchlassöffnungen

Info

Publication number: DE20217601U1
Application number: DE20217601U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2012-11-15

Abstract

Filter für eine Brennkraftmaschine – wie Ölfilter, Kraftstofffilter oder Wasserabscheidungsfilter für einen Verbrennungsmotor, mit einem Ablaufventil, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Strömungsrichtung des abzulassenden Mediums hintereinander angeordnete Durchlassöffnungen vorgesehen sind,
die jeweils von einer Spule eines Elektromagneten umgeben sind,
wobei jeder Durchlassöffnung ein von dem Elektromagneten beweglicher Ventilkörper zugeordnet ist,
welcher zwischen einer die Durchlassöffnung freigebenden Offenstellung und einer die Durchlassöftnung verschließenden Schließstellung beweglich ist.

Description

Die Neuerung betrifft einen Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Filter sind aus der Praxis bekannt. Sie werden teils ausdrücklich als Filter bezeichnet, wie Öl- oder Kraftsoffilter, teils werden sie als Abscheider bezeichnet, wie beispielsweise als Ölnebel- oder Wasserabscheider, wie sie zum Beispiel aus dem Bereich der Kurbelgehäuse-Entlüftungen von Verbrennungsmotoren bekannt sind oder zum Abscheiden von Wasser aus dem Kraftstoff für derartige Motoren.
Dabei kann es je nach Einbausituation erforderlich sein, das zunächst abgeschiedene und dann abzulassende Medium, beispielsweise abgeschiedenes Motoröl, gegen einen Differenzdruck ablaufen zu lassen, beispielsweise das abgeschiedene Öl eines Ölnebel-Abscheiders in das Kurbelgehäuse des Motors zurückfließen zu lassen, wobei im Kurbelgehäuse ein größerer Druck herrscht als in dem Bereich, in welchem sich das abgeschiedene Öl vor dem Ablaufventil gesammelt hat.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Filter / Abscheider dahingehend zu verbessern, dass dieser den Ablauf der abgeschiedenen Flüssigkeit gegen einen Differenzdruck und während des Betriebs der angeschlossenen Brennkraftmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, eine Schleuse zu schaffen, in dem zwei Durchlassöftnungen hintereinander vorgesehen werden, wobei die beiden Durchlassöftnungen jeweils mit einem eigenen, elektromagnetisch betätigbaren Ventil versehen sind, so dass sie ggf. unabhängig voneinander angesteuert werden können. Es können die beiden Ventile geöffnet oder auch beide geschlossen sein, oder es kann jeweils ein Ventil geöffnet und ein anderes geschlossen sein. Aufgrund dieser so erreichbaren Schleusenfunktion kann ein Abtransport des abzuführenden Mediums auch gegen einen höheren äußeren Druck erfolgen, z. B. gegen den Druck im Kurbelgehäuse während des Betriebs der angeschlossenen Brennkraftmaschine.
Zur Ansteuerung der Ventile kann eine Intervallsteuerung vorgesehen sein, die ein Abwechseln des Öffnens der Ventile sicherstellt. Dabei kann die Intervallauslegung der Öffnungszeiten nach der größten abzunehmenden anfallenden Menge des abzuführenden Mediums ausgelegt sein, um zuverlässig den Ablauf des abgeschiedenen Mediums sicherzustellen. Eine demgegenüber aufwendigere, aber optimal an das jeweilige Verhalten des Abscheiders bzw. Filters angepasste Regelung kann vorgesehen sein, die nach Betriebsverhalten des Motors die Öffnungen der Ventile beeinflusst.
Weiterhin kann eine sensorgesteuerte Regelung vorgesehen sein, die je nach Inhalt der Schleusenkammer zwischen den beiden Durchlassöffnungen die Öffnung der beiden Ventile regelt. Bei der Anwendung zum Beispiel als Wasserabscheider im Kraftstoff-System eines Kraftfahrzeugs kann auf diese Weise der Wasserbehälter weiter entfernt vom Kraftstoff-Filter angeordnet werden, sodass der Wasserbehälter größer ausgebildet werden kann und dementsprechend seltener gewartet werden muss.
Vorteilhaft kann der Ventilkörper als Blattventil ausgestaltet sein. Dies ermöglicht geringe zu bewegende Massenkräfte und damit einen energiearmen Betrieb der Elektromagneten und weiterhin ermöglicht dies kleine bauliche Abmessungen des Ablaufventils, da die Ventilkörper selbst als Blattventile geringe bauliche Abmessungen aufweisen können.
Dabei kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Ventilkörper als Blattfeder ausgestaltet ist, also durch seine federelastischen Eigenschaften einerseits verformbar ist, aber andererseits eine bestimmte Ausgangsstellung selbstständig einnimmt, sodass zuverlässig sichergestellt ist, dass der Ventilkörper sich stets in einem Bereich befindet, wo er problemlos im Wirkungsfeld des Elektromagneten ist und dementsprechend sicher aus der einen in die andere Stellung bewegt werden kann.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass zugunsten einer besseren Beweglichkeit das Blattventil eine Verjüngung aufweist, die als Verbindungsabschnitt die beiden demgegenüber größeren Montage- und Dichtungsabschnitt miteinander verbindet.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Spule des Elektromagneten die Durchlassöffnung vollständig umgibt. Im Gegensatz zu einer U-förmig oder Ω-förmig verlaufenden Spule ist eine vollständige Magnetwirkung rings um die Durchlassöffnung gegeben und auf diese Weise eine besonders zuverlässige Einhaltung der Schließstellung des Ventilkörpers sichergestellt. Eine Ausgestaltung des Magneten als geschlossener Ring muss nicht unbedingt kreisförmig erfolgen, sie kann auch sternförmig oder mehreckig ausgestaltet sein. Die Verwendung von kreisrund ringförmigen Elektromagneten ermöglicht jedoch eine preisgünstige Ausgestaltung sowohl hinsichtlich der zu verwendenden Halbzeuge als auch der zur Herstellung bzw. Bearbeitung zu programmierenden Werkzeugmaschinen.
Vorteilhaft kann der Spulenkern des Elektromagneten die Spulen-Wicklungen umgeben. Zu diesem Zweck kann der Spulenkern einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei innerhalb des durch das U vorgegebenen Hohlraums die Spulen-Wicklungen angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung der Spule ermöglicht bei gleichem Stromeinsatz höhere Haltekräfte bzw. bei gleichen anzustrebenden Haltekräften den Betrieb der Anordnung mit einem geringeren Energieeinsatz.
Die Dimensionierung der Spule kann im Verhältnis zu der ihr zugeführten Energie bewußt so bemessen sein, dass – z. B. durch eine „Überbestromung" – Verlustwärme in einem solchen Ausmaß entsteht, dass zuverlässig das Festfrieren der Ventilkörper – z. B. der vorerwähnten Blattfedern – an deren Ventilsitzen verhindert wird bzw. bei Betrieb des Filters durch einen Auftauvorgang beendet wird. Als Überbestromung ist dabei eine Energiezufuhr bezeichnet, welche der Spule mehr Energie zuführt als für die zuverlässige Festlegung des Ventilkörpers in dessen gewünschter Stellung erforderlich ist. Zugunsten eines energiesparenden Betriebs können Sensoren vorgesehen sein, die lediglich bei entsprechend niedrigen Temperaturen eine erhöhte Energiezufuhr zu den Spulen auslösen.
Zur Steuerung bzw. Regelung der Ventile können die erforderlichen Parameter durch Sensoren erzeugt werden. Zugunsten eines vorteilhaft energiesparenden Betriebs können z. B. Sensoren vorgesehen sein, die lediglich bei entsprechend niedrigen Temperaturen die vorerwähnte erhöhte Energiezufuhr zu den Spulen auslösen, um deren Festfrieren zu beenden bzw. zu verhindern.
Auch innerhalb der Schleusenkammer können vorteilhaft ein oder mehrere Sensoren angeordnet sein, z. B. um den Füllstand innerhalb der Schleusenkammer zu ermitteln und rechtzeitig die Öffnung der Schleuse zum Ablaufen des abgeschiedenen Mediums auszulösen, oder z. B. um die in der Schleusenkammer herrschende Temperatur zu ermitteln und so die Überbestromung der Spulen auszulösen.
Alternativ kann vorteilhaft sein, den Filter mit geringerem konstruktiven Aufwand und dementsprechend preisgünstiger ohne Sensoren herzustellen, z. B. wenn die Steuersignale von der Motorelektronik vorgegeben werden.
Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der rein schematischen Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
1 – 3 zwei Ausführungsbeispiele in verschiedenen Betriebszuständen, jeweils im Schnitt, und
4 eine Ansicht auf den Ventilkörper entlang der Linien IV – IV der 1 – 3.
In 1 ist mit 1 insgesamt ein Ablaufventil bezeichnet, bei dem das abzuführende Medium von oben nach unten abfließen soll, wie durch die beiden vertikalen Pfeile angedeutet.
Das Ablaufventil weist zwei Durchlassöftnungen 2 und 3 auf, die jeweils geöffnet dargestellt, aber durch jeweils einen Ventilkörper 4 verschließbar sind und somit zwischen sich eine Schleusenkammer bilden.
Der Ventilkörper 4 ist jeweils als Blattfeder ausgestaltet und besteht aus einem magnetisch reagierenden Werkstoff, welcher durch einen Elektromagneten bewegt werden kann. So kann der Ventilkörper 4 aus einem metallischen Werkstoff bestehen oder es können z.B. nicht-metallische Stoffe Verwendung finden, in welche metallische Partikel eingelagert sind, oder metallisch beschichtete nicht-metallische Stoffe, oder mit nicht-metallischen Stoffen umhüllte metallische Kerne.
Dieser Elektromagnet 5 ist jeweils durch eine die Durchlassöffnungen 2 und 3 umgebende Spule 5 verwirklicht, wobei im ersten, in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kern 6 der Spule als Ring konzentrisch innerhalb einer der ebenfalls konzentrisch angeordneten Spulen-Wicklung 7 angeordnet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen dargestellt. Die Elektromagnete 5 weisen bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel Spulenkerne 6 auf, die jeweils einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Spulen-Wicklungen 7 innerhalb dieser von dem U gebildeten Hohlräume angeordnet sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die obere Durchlassöffnung 2 geöffnet und die untere Durchlassöffnung 3 geschlossen, so dass sich das vom Filter abgeschiedene Medium in der Schleusenkammer zwischen den Durchlassöffnungen 2 und 3 sammelt.
3 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einem Betriebszustand, in welchem die obere Durchlassöffnung 2 geschlossen und die untere Durchlassöffnung 3 geöffnet ist. In der Schleusenkammer gesammeltes Medium kann nun schwerkraftunterstützt abfließen, und zwar ggf. gegen einen unten herrschenden Druck, der höher ist als oberhalb der Schleusenkammer.
In den 1 bis 3 sind zwei links in die Schleusenkammer ragende Sensoren angedeutet, von denen in 3 der untere von dem Medium bedeckt ist. Bei diesem unteren Sensor kann es sich um einen Füllstandssensor handeln, der mit einer Schaltung zusammenwirkt, welche das Öffnen und Schließen der Ventile durch entsprechende Energiezufuhr zu den Spulen 5 bestimmt. Bei dem oberen Sensor kann es sich um einen Temperatursensor handeln, der bei entsprechend tiefen Temperaturen mittels der Schaltung auslöst, dass den Spulen 5 mehr Energie zugeführt wird, als für die reine Ventilkörperbetätigung erforderlich ist, so dass die entstehende Verlustwärme einem Festfrieren der Ventilkörper 4 entgegenwirkt.
4 zeigt den Ventilkörper 4 innerhalb des Ablaufventils 1. Er weist einen Dichtungsabschnitt 8 auf sowie einen Montageabschnitt 9, die jeweils breiter sind als ein dazwischen vorgesehener Verbindungsabschnitt 10, welcher die Beweglichkeit des Dichtungsabschnitts 8 aufgrund seiner Schmalheit verbessert und durch seine verringerte Fläche zudem eine geringere Ablagerungsfläche für Verunreinigungen darstellt, wodurch eine verringerte Anfälligkeit für Funktionsstörungen bewirkt ist.

Claims

Filter für eine Brennkraftmaschine – wie Ölfilter, Kraftstofffilter oder Wasserabscheidungsfilter für einen Verbrennungsmotor, mit einem Ablaufventil, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Strömungsrichtung des abzulassenden Mediums hintereinander angeordnete Durchlassöffnungen vorgesehen sind, die jeweils von einer Spule eines Elektromagneten umgeben sind, wobei jeder Durchlassöffnung ein von dem Elektromagneten beweglicher Ventilkörper zugeordnet ist, welcher zwischen einer die Durchlassöffnung freigebenden Offenstellung und einer die Durchlassöftnung verschließenden Schließstellung beweglich ist.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als Blattventil ausgestaltet ist.
Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als Blattfeder ausgestaltet ist.
Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen Montageabschnitt sowie einen Dichtungsabschnitt aufweist, wobei zwischen diesen beiden Abschnitten ein demgegenüber schmalerer Verbindungsabschnitt vorgesehen ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule die Durchlassöffnung vollständig umgibt.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern des Elektromagneten einen U-förmigen Querschnitt aufweist, und dass die Spulen-Wicklungen zwischen den beiden Schenkeln des U verlaufend angeordnet sind.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Steuerung / Regelung der Ventile, und durch Sensoren, wobei die Schaltung die Signale der Sensoren verarbeitet.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Steuerung / Regelung der Ventile, wobei die Schaltung Signale der Motorsteuerung verarbeitet.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen derart dimensioniert sind, dass sie durch die ihnen zugeführten Energie eine das Festfrieren der Ventilkörper an deren Ventilsitzen verhin dernde Verlustwärme entwickeln.
Filter nach den Ansprüchen 7 und 9, gekennzeichnet durch Sensoren zur Temperaturerkennung, wobei die Schaltung bei entsprechend niedrigen Temperaturen eine erhöhte, die gewünschte Verlustwärme bewirkende Energiezufuhr zu den Spulen auslöst.
Filter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Sensoren zur Ermittlung des Füllstands innerhalb der zwischen den beiden Ventilen gebildeten Schleusenkammer, wobei die Schaltung bei entsprechend hohem Füllstand die Öffnung der Schleusenkammer auslöst.