DE2846377C2 - Filtereinheit für Flüssigkeiten - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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