DE2846377C2 - Filtereinheit für Flüssigkeiten - Google Patents
Filtereinheit für FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit für Flüssigkeiten mit einem durchlässigen Gehäuse und mit einem
ersten darin eingesetzten, rohrförmigen, mit axialem
Druck belasteten, radial von außen nach innen durchströmten Filterelement für flüssige Verunreinigungen,
welches auf der einen Seite an eine Auslaßöffnung und auf der anderen Seite an ein Ventil angeschlossen ist
dessen Ventilkörper sich bei einer bestimmten Druck
differenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck außerhalb
und innerhalb des rohrförmigen Filtereiements von seinem Ventilsitz löst und die Auslaßöffnung absperrt und
einem zweiten, ebenfalls radial von außen nach innen durchströmten Filterelement
Bei einer bekannten Filtereinheit der eingangs genannten Art (US-PS 34 78 881) sind zwei rohrförmige
Filterelemente axial übereinander im Gehäuse angeordnet Während feste Verunreinigungen auf der Außenseite beider Filterelemente zurückgehalten werden, dient
nur eines der beiden Filterelemente zur Beseitigung flüssiger Verunreinigungen. Nur bei Verstopfung dieses
Filterelements und der dadurch verursachten Druckänderung zu beiden Seiten des Ventilkörpers löst sich dieser selbsttätig von seinem Sitz und sperrt die Auslaßöff-
nung ab. Die Verstopfung des anderen Filterelements löst dagegen den Absperrvorgarig nicht aus. !rn Gegenteil, die allmähliche Verstopfung des zweiten Filterelements verhindert die rechtzeitige Auslösung des Absperrvorgangs bei zunehmertder Verstopfung des er-
sten Filterelements.
Bekannte Treibstoffsysteme verwenden Überwachungseinrichtungen, die in Strömungsrichtung hinter
Wasserabscheidern und Feststoffabscheidern angeordnet werden. Daneben sind als Filter mehrschichtige Sandwichkonstruktionen bekannt (vgl. US-PS 29 11 101), die zur Beseitigung flüssiger und fester Verunreinigungen dienen. Sie funktionieren aber nur bei
solchen Treibstoffen zuverlässig, die eine normale Qualität haben, d. h. verhältnismäßig geringe Mengen an flüssigen und festen Verunreinigungen enthalten. Außerdem können bei den bekannten Geräten unter bestimmten Umständen, z. B. bei geringem Durchsatz
oder niedrigem Druck der Treibstoffpumpe, kleine Mengen Wasser und feinste Teilchen durch die Schich ten des Filterelements hindurchsickern und zur Auslaß
öffnung der Filtereinheit gelangen, weil die Schichten des Filterelements nicht genügend zusammengedrückt
werden, um den Durchtritt von Kleinstteilchen und Wasser zwischen den aneinanderliegenden Flächen der
Sandwichschichten zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinheit der eingangs bezeichneten Art zu schaffen,
welche sowohl flüssige wie auch kleinste Feststoffverunreinigungen abzuscheiden in der Lage ist und durch
geeignete Anordnung der beiden Filterelemente und des Ventilkörpers eine besonders einfache Bauform gestattet.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß da-
durch gelöst, daß in Anlage an der innenfläche der durchlässigen Gehäusewand ein in der zu filternden
Flüssigkeit enthaltene Feststoffteilchen zurückhaltendes zweites Filterelement aus Schichten vorgesehen ist,
welche mit Bezug auf die Strömung der Flüssigkeit in Serie mit dem ersten Filterelement liegen, wobei die am
Ventil auftretende Druckdifferenz durch den Druckabfall beim Durchströmen der Schichten des zweiten Filterelements
und azs ersten Filterelements bestimmt ist
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert
Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheits-Filtereinheit,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Filtereinheit nach
F i g. 3 einen Querschnitt nach Schnittlinie 3-3.
Die in F1 g. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Filtereinheit
hat ein Gehäuse 12 mit einer für die zu filternde Flüssigkeit durchlässigen Wand 14 und einer Auslaßöffnung
16. Die zu filternde Flüssigkeit strömt durch die durchlässige Wand 14 von außen nach innen dn und
verläßt die Filtereinheit wieder durch die Auslaßöffnung 16. Das Gehäuse 12 hat vorzugsweise eine zylindrische
Form, wobei sich die Auslaßöffnung 16 an einem Ende befindet
In der Praxis hat sich gezeigt daß als geeignetes Material für die Gehäusewand 14 ein mit Polyvinylchlorid
überzogenes Glasfasergewebe in Frage kommt
Wie am besten aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, weist die Filtereinheit 10 weiterhin eine an der durchlässigen Gehäusewand
14 anliegende Filterschicht 18 auf, welche so ausgelegt ist daß sie kleinste Feststoffteilchen aus der
Flüssigkeit abscheiden kann. Als geeignete Materialien kommen z. B. Papier, Glasfasern, Zellulose, Polyester
oder eine -Kombination derartiger Stoffe in Frage. Als
nächstes folgt dann eine Lage groben Drahtgitters 20, welche innen am Filtermaterial 18 anliegt Das Drahtgitter
20 wird für djeJDränage gebraucht Schließlich ist
noch eine Lage 22 aus~perforiertem Metall, vorzugsweise
Aluminium, vorgesehen, weiche innen am Drahtgitter 20 anliegt und die Festigkeit des Gehäuses verbessert
andererseits aber die Flüssigkeit durchläßt
Für die Filtereinheit wird die dargestellte zylindrische Form bevorzugt, weil sich dabei eine ringsum geschlossene
Wand ergibt, durch welche dit Flüssigkeit hindurchsti'ömen kann. Außerdem bietet eine zylindrische
Form aus sich heraus konstruktive Festigkeit. Wegen der zylindrischen Gestalt des Gehäuses 12 sind auch die
Schichten des Filtermatei ials 18, des Drahtgitters 20
und des perforierten Aluminiumblechs 22 zylindrisch und relativ zueinander sowie zur Gehäusewand 14 konzentrisch.
Die mit 24 und 25 bezeichneten Enden der Gehäusewand 14 können zu Hälsen kleineren Durchmessers
verjüngt sein, wobei weiterhin vorgesehen sein kann, daß sich die Filterschicht 18 und auch das Drahtgitter
20 ebenso lang erstrecken wie die zylindrische Gehäusewand 14. Der Zylinder aus perforiertem Aluminium
22 kann ebenfalls so lang sein wie die zylindrische Gehäusewand 14 und auf ganzer Länge einen konstanten
Durchmesser haben. Im Ausführungsbeispiel liegen die zylindrischen Schichten des Filtermaterials an den
gegenüberliegenden Enden 24 und 25 der Filtereinheit zwischen der Innenfläche der zylindrischen Gehäusewand
14 und der Außenfläche der zylindrischen Schicht 20 aus perforiertem Aluminium.
Auf dem mit 24 bezeicii jeten Ende der Gehäusewand
14 sitzt eine Endkappe 26 mit einer öffnung 28. Am anderen Ende 25 ist eine weitere Endkappe 30 mit der
Gehäusewand 14 verbunden. Die Endkappe 30 kann mit einem Nippel bzw. Anschlußstutzen 32 ausgebildet oder
versehen sein, welcher die Auslaßöffnung 16 des Gehäuses bildet Der Anschlußstutzen 32 ist außerdem mit
einem Ventilsitz 32 versehen, auf welchen später noch eingegangen wird.
Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, sitzt koaxial im
perforierten Alummiumzylinder 22 ein axial zusammendrückbares rohrförmiges Filterelement 36, dessen Innenraum
mit 37 bezeichnet ist Der zwischen dem perforierten Aluminiumzylinder 22 und dem Filterelement 36
vorgesehene Ringraum ist in F i g. 2 mit 39 bezeichnet Das rohrfönnige Filterelement 36 kann aus einer Vielzahl
koaxial geschichteter Scheiben aus Filtermaterial bestehen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der
Flüssigkeitsstrom durch das Filterelement 36 in radialer Richtung durch die Zwischenräume zwischen den Scheiben
erfolgt Die Filterscheiben können z. B. hergestellt sein aus Papier, Zellulose oder einem anderen geeigneten
faserigen oder nicht faserigen M^teriaL Das eine
axiale Ende des zylindrischen Filterelement 36 liegt an der Endkappe 30 des Filtergehäuses 12 an, wobei der
zylindrische Innenraum 37 mit der Auslaßöffnunj· 16 fluchtet
Mittels einer im wesentlichen zylindrischen, fluiddichten Wand 42, welche sich zwischen der Endkappe 26 des
Filtergehäuses 10 und dem der Auslaßöffnung 16 gegenüberliegenden Ende des rohrförmigen Filterelements 36
erstreckt, ist innerhalb des Gehäuses 12 eine weitere Kammer 40 abgegrenzt welche über die Öffnung 28 mit
der äußeren Umgebung des Filtergehäuses in Verbindung steht Die zylindrische Wand 42 hat vorzugsweise
eine zylindrische Faltung 44, so daß sie in Längsrichtung nach Art eines Faltenbalgs auseinandergezogen und
dann wieder zusammengeschoben werden kann, wenn sich das rohrförmige Filterelement 36 durch die Absorption
flüssiger Verunreinigungen ausdehnt
Zwischen der Kammer 40 und dem Innenraum j.7 ist
ein insgesamt mit 46 bezeichnetes Ventil angeordnet Letzteres besteht aus einem Ventilgehäuse 48, welches
zwischen die zylindrische Wand 42 und das rohrförmige Filterelement 36 eingesetzt ist und einem Ventilkörper
in Form einer Kugel 54. Das Ventilgehäuse 4S ist mit
einer die Kugel 54 aufnehmenden Fassims 50 ausgebildet,
die im wesentlichen in Flucht mit dem Innenraum 37 angeordnet ist Wenigstens eine Durchgangsöffnung 52
durch die die Fassung 50 begrenzende Wand stellt eine Verbindung zwischen der Kammer 40 und dem Innenraum
37 dar. Die Durchgangsöffnung 52 wird normalerweise dadurch abgesperrt, daß die Kugel 54 durch einen
elastischen Ringflansch 56 in der Fassung 50 zurückgehalten wird. Der elastische Ringflansch 56 ist mit dem
Ventilgehäuse 48 verbunden, liegt nachgiebig an der Kugel 54 an und drückt sie in die Fassung, so daß sie
dicht am Ventilsitz anliegt. Das Ventil 46 wird jomit auf der einen Seite mit dem Druck im Innenraum 37 und auf
der anderen Seite über die Kammer 40 mit dem Druck außerhalb des Geh?uses 12 beaufschlagt Die Dimensionierung
und Materialauswahl der Teile des Ventils sind so getroffen, daß dann, wenn in der Flüssigkeit beim
Durchströmen der Filtereinheit ein vorbestiinmter Druckabfall auftritt, der sich an der Kugel 54 als Differenzdruck
bemerkbar macht, die vom elastischen Flansch 56 auf die Ki.?el 54 ausgeübte Haltekraft überwunden
wird und dann die Kugel am Flansch 56 vorbei aus der Fassung 50 herausgedrückt und gegen den Ventilsitz
34 im Anschlußstutzen 32 getrieben wird, wo-
durch der Flüssigkeitsstrom durch die Auslaßöffnung 16
der Filtereinheit unterbrochen wird.
Auf das rohrförmige Filterelement 36 wird z. B. durch
eine im wesentlichen koaxial angeordnete, zur undurchlässigen zylindrischen Wand 42 der Kammer 40 konzentrische
Schraubenfeder 58 ein axialer Druck ausgeübt. Die Schraubenfeder 58 sitzt dabei unter Vorspannung
zwischen der Endkappe 26 und einem sich radial erstreckenden, als Federlager dienenden Flansch 60, welcher
zwischen dem Ventilgehäuse 48 und dem Ende des rohrförmigen Filterelements 36 gehalten wird. Durch
diese Anordnung steht das Filterelement 36 immer unter dem gewünschten axialen Druck, kann sich aber bei
Absorption flüssiger Verunreinigungen ausdehnen.
Wie durch Strömungspfeile in Fig. 2 angedeutet, is strömt ein zu filternder Treibstoff im wesentlichen radial
von außen nach innen durch die durchlässige Ge-
und die perforierte Aluminiumschicht 22 in den Ringraum 39, wobei Feststoffverunreinigungen aus dem
Treibstoff abgeschieden werden. Der von festen Verunreinigungen befreite Treibstoff kann nicht in die Kammer
40 gelangen, weil die zylindrische Wand 42 undurchlässig ist Es kann jedoch Treibstoff durch die öffnung
28 in der Endkappe 26 in die Kammer 40 gelangen. Die in der Fassung 50 sitzende Ventilkugel 54 verhindert
jedoch, daß Treibstoff aus der Kammer 40 in den Innenraum 37 strömt Der Treibstoff muß also in radialer
Richtung aus dem Ringraum 39 durch das rohrförmige Filterelement 36 hindurch in den Innenraum 37 flie-Ben.
Dabei absorbiert das Filterelement 36 flüssige Verunreinigungen, wie z. B. V/asser. Der nunmehr gereinigte
Treibstoff verläßt den Innenraum 37 des als Filter- und Überwachungseinrichtung dienenden Geräts über
die Auslaßöffnung 16, um, von dort zu einem nicht gezeigten Verbraucher, wie z. B. einem Motor, oder einem
Tank geleitet zu werden.
Bei längerem Gebrauch sammeln sich ausgeschiedene Feststoffteilchen auf der Außenseite der Gehäusewand
14 und in der Filterschicht 18, bis sich deren Filterkapazität bis auf ein bestimmtes Mindestmaß verringert
hat oder sie in anderer Weise durch abgeschiedene Feststoffe verstopft sind. Unabhängig davon läßt das durch
das rohrförmige Filterelement 36 abgeschiedene Wasser dieses bis zu einem Punkt anschwellen, bei welchem
die Wasseraufnahmefähigkeit bis auf eine zulässige Untergrenze gesunken ist und der weitere Treibstoffstrom
durch das rohrförmige Filterelement bis auf ein bestimmtes Maß eingeschränkt ist Wenn eine dieser Situationen
eintrir, überwiegt der Treibstoffdruck in der Kammer 40 den Druck im Innenraum 37 um soviel, daß
die Ventilkugel 54 aus der Kugelfassung 50 gedrückt und gegen den Ventilsitz 34 getrieben wird, so daß die
Auslaßöffnung 16 blockiert und damit der weitere Treibstoffstrom abgesperrt wird. Daraufhin wird die
blockierte Filter- und Oberwachungseinheit entfernt und gegen eine frische ausgewechselt
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, schließt das Ventil 46,34 die Auslaßöffnung 16 der FiI-tereinheit
bereits dann, wenn nur eine der beiden genannten Bedingungen eintritt d. h. entweder der Druckabfall
an der äußeren Gehäusewand 14 und der Filterschicht 18 oder an dem rohrförmigen Filterelement 36
so groß wird, daß der vorbestimmte Differenzdruck
überschritten wird, bei welchem das Ventil anspricht
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Filtereinheit für Flüssigkeiten mit einem durchlässigen Gehäuse und mit einem festen darin eingesetzten, rohrförmigen, mit axialem Druck belasteten,
radial von außen nach innen durchströmten Filterelement für flüssige Verunreinigungen, welches auf
der einen Seite an eine Auslaßöffnung und auf der anderen Seite an ein Ventil angeschlossen ist, dessen
Ventilkörper sich bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsdruck außerhalb und
innerhalb des rohrförmigen Filterelements von seinem Ventilsitz löst und die Auslaßöffnung absperrt
und einen zweiten, ebenfalls radial von außen nach innen durchströmten Filterelement, dadurch gekennzeichnet, daß in Anlage an der Innenfläche der durchlässigen Gehäusewand (14) ein in der
zu filternden Flüssigkeit enthaltene Feststoffteilchen zurückhaksades zweites Filterelement aus Schichten (18,20) vorgesehen ist, welche mit Bezug auf die
Strömung der Flüssigkeit in Serie mit dem ersten Filterelement (36) liegen, wobei die am Ventil (46)
auftretende Druckdifferenz durch den Druckabfall beim Durchströmen der Schichten (18,20) des zweiten Filterelements und des ersten Filterelemente (36)
bestimmt ist
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (46) über eine vom
übrigen Innenraum des Gehäuses (12) abgetrennte Kammer (40) mit der Umgebung des Gehäuses in
Verbindung steht
3. Filtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Kammer (40) .·' jrch eine im wesentlichen zylindrische undurchlässige Wand (42) begrenzt ist, welche koaxial zu dem rohrförmigen Filterelement (36) angeordnet ist und mit einem Ende
am Gehäuse (12,26) und dem anderen Ende an dem Ventil (46) anliegt
4. Filtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die zylindrische Wand (42) balgartig
mit einer Vielzahl ringförmiger Falten versehen ist
5. Filtereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Kammer (40) über eine Öffnung
(28) im Gehäuse (12) mit dessen Umgebung in Verbindung steht
6. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse (48) des
Ventils (46) eine Kugelfassung (50) und mindestens eine die Wand der Kugelfassung durchdringende
Durchgangsöffnung (52) aufweist und in der Kugelfassung (50) eine Kugel (54) mittels eines elastischen,
am Ventilgehäuse (48) angebrachten Ringflanschs lösbar gehalten ist
7. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Filterelement (36) durch eine vorgespannte Schraubenfeder (58) unter axialem Druck gehalten ist, welche
zwischen dem Filterelement (36) und dem Gehäuse (12) eingespannt ist.
8. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche der Filterschicht (18) ein Drahtgitter (20) anliegt.
9. Filtereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß an der Innenfläche des Drahtgitters
(20) eine Schicht aus perforiertem Material (22) anliegt.
10. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Filterschicht (18) und dem Filterelement (36) ein freier
Ringraum (39) vorhanden ist
11. Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet daß die durchlässige Gehäusewand (14) aus einem Glasfasergewebe besteht
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