DE3124602A1

DE3124602A1 - Anordnung zum entfernen von verunreinigungen aus einem fluid

Info

Publication number: DE3124602A1
Application number: DE19813124602
Authority: DE
Inventors: Andrew D. 94550 Livermore Calif. Lewis
Original assignee: Chicago Rawhide Manufacturing Co Inc
Current assignee: Chicago Rawhide Manufacturing Co Inc
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1982-07-01
Also published as: CA1167774A; GB8405745D0; AU7187681A; GB2078536A; GB2078536B; JPS5730513A; GB2138693B; IT8167809A0; FR2484859A1; GB2138693A

Description

- 8 Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Anordnung zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid und insbesondere eine verbesserte Filteranordnung sowie einen diesbezüglichen Einsatz, um eine Flüssigkeit oder ein Gas zur Entfernung von Feststoffen, emulgierten Flüssigkeiten und/oder Gasen einer Filtrierung, Koagulierung und Abscheidung zu unterziehen.

Durch zahlreiche Umstände ist eine kontinuierliche flüssige oder gasförmige Phase der Ansammlung von Verunreinigungen in Form von festen Partikeln, Flüssigkeiten und/oder Gasen ausgesetzt, die einer Filtrierung und Abscheidung unterzogen werden müssen, was Gegenstand zahlreicher bekannter Techniken ist. Bei dem verunreinigenden Material kann es sich z.B. um einen Feststoff, um Flüssigkeiten oder ein Gas in einem gasförmigen Medium oder um in einer Flüssigkeit dispergierte Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gasen handeln. Bei einem speziellen Anwendungsgebiet befinden sich die Fremdstoffe im Kraftstoffsystem von Fahrzeugmotoren verschiedener Art. Insbesondere ist das Kraftstoffsystem von Dieselmotoren leicht infolge des Vorhandenseins der Verunreinigungen störanfällig. Solche Verunreinigungen im Dieselkraftstoff können in Form von Feststoffen, wie Schmutz, Russpartikeln und dgl. oder von Wasser vorliegen, das in dem Kraftstoff in dispergierter Form vorhanden ist. Das Vorliegen von verunreinigenden Feststoffen und dispergierten Flüssigkeiten in der kontinuierlichen Kraftstoffphase kann den Betrieb des Motors beeinträchtigen, so dass diese Verunreinigungen aus dem Kraftstoff beseitigt werden müssen.

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Eine Filtrierung alleine ist jedoch nicht wirksam, um die verunreinigenden im Kraftstoff verteilten Flüssigkeiten zu entfernen, obgleich eine Filtrierung in manchen Fällen wirksam hinsichtlich der Beseitigung der Feststoffe ist. Bei bekannten Vorrichtungen handelt es sich u.a. um Zentrifugalsysteme, bei denen die Abscheidung der Verunreinigungen aus dem Kraftstoff dadurch erzielt wird, dass der Kraftstoff einer Verwirbelung unterworfen wird. Obgleich diese Vorgehensweise bis zu einem bestimmten Grad eine ausreichende Trennung des Fremdmaterials aus einem Fluid bewirkt, bieten diese Vorrichtungen keine wirksame und relativ preisgünstige Lösung des Problems der Entfernung von Verunreinigungen.

Zahlreiche bekannte Vorrichtungen beruhen auf dem Umstand, dass sich dispergierte Flüssigkeiten von einem Fluid durch Koagulation oder Zusammenballung entfernen lassen, um die mit der Ansammlung von Flüssigkeiten in einer Kraftstoffleitung verbundenen Probleme zu beseitigen. Die bekannten Zusainmenballungsvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie weder wirtschaftlich noch problemlos arbeiten, wenn es gilt, bei sämtlichen Bedarfsbereichen eines Kraftfahrzeugmotors die dispergierten Flüssigkeiten mit höher Wirksamkeit zu entfernen. Einige bekannte Vorrichtungen können nur bei niedrigen Durchsatzraten durch den Abscheider zufriedenstellend arbeiten. Wenn jedoch die Motorleistung zunimmt, wird auch der Durchsatz grosser, und dann fällt die Wirksamkeit der Koagulation und Abscheidung bei diesen Vorrichtungen ab, so dass Wasserpartikel und dgl. dem Motor unter solchen Um- · ständen zugeführt werden.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Anordnung, mit der sich Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase aus einem flüssigen oder gasförmigen Medium in verbesserter Weise ausfiltern und abscheiden lassen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer Fluxdfilteranordnung mit einem entfernbaren Einsatz, der eine wirksame Entfernung der Feststoffe im Fluid bewirkt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer Kraftstoffilteranordnung und einem entfernbaren Einsatz, um aus einem Gas oder einer Flüssigkeit dispergierte Flüssigkeiten und/oder Gase abzuscheiden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer wirksamen Filtrierung, Koagulierung und Abscheidung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen aus einem Fluid, das durch ein Filter- und Zus.ammenballungsmedium längs einer radial nach innen weisenden Richtung strömt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer verbesserten Fluidfilteranordnung mit einem ohne weiteres austauschbaren Einsatz von verlängerter Lebensdauer .

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer Fluidfilteranordnung mit einem Abscheideelement, das gewährleistet, dass die koagulierten Flüssigkeiten im wesentlichen aus dem Kraftstoff entfernt werden.

Schliesslich ist es ein Ziel der .Erfindung, eine Kraftstofffilteranordnung und einen Einsatz zu schaffen, mit dem sich wirksam die koagulierten aus dem Kraftstoff abgeschiedenen. Flüssigkeiten sammeln lassen.

Zur Lösung dieser Ziele ist erfindungsgemäss eine verbesserte Fluidfilteranordnung und ein Einsatz zur Entfernung von

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Feststoffen, Flüssigkeiten und/oder Gasen aus einem. Strömungsmedium, wie einer Flüssigkeit oder einem Gas, vorgesehen. Die Erfindung kann bei einer Vielzahl von Anwendungsgebieten eingesetzt werden, wo es gilt, Feststoffe, Flüssigkeiten und/oder Gase aus einer kontinuierlichen,flüssigen oder gasförmigen Phase abzuscheiden und zu entfernen. Obgleich die Erfindung zum Ausfiltern von Feststoffen und Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Kraftstoff verwendet werden kann, kann die erfindungsgemässe Fluidfilteranordnung und der diesbezügliche Einsatz auch eine zwei-, drei- oder vierphasige Flüssigkeitsabscheidung,Gas,Flüssigkeitsabscheidung oder Gasfiltrierung vornehmen. Z.B. kann die Erfindung verwendet werden, um Feststoffe und/oder Feuchtstoffe oder andere Flüssigkeiten aus einem Gas, z.B. der einem Luftkompressor zugeführten Luft, zu entfernen, oder verunreinigende Flüssigkeiten oder Gase in Erdgas, Propan und dgl. zu entfernen, oder öl oder eine andere verunreinigende Flüssigkeit aus dem Bilgewasser zu beseitigen usw.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung,in der gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen tragen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische auseinandergezogene

Seitenansicht von einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäss aufgebauten Einsatzes mit einem separaten Abscheideelement für die Verwendung in einer Kraftstoffilteranordnung nach der Erfindung,

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Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht von einer den Einsatz nach Fig. 1 verwendeten Kraftstoff ilteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht auf den in

Fig. 1 gezeigten Einsatz in der Kraftstofffilteranordnung bei Betrachtung längs der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Hinteransicht des in Fig. 1 gezeigten Einsatzes mit darin angeordnetem Abscheideelement, ·

Fig. 5 eine schematische Unteransicht längs der Linie 5-5 in Fig. 2 von einem in Verbindung mit der erfindungsgemässen Kraftstoffilteranordnung und dem Einsatz verwendeten Gefäss,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die Kraftstofffilter anordnung nach Fig. 2 mit entferntem Einsatz und Gehäusedeckel·,

Fig. 7 eine perspektivische Seitenansicht von einer andere Ausführungsform eines erfindungsgemäss aufgebauten Einsatzes für die Kraftstoffilteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht der Kraftstofffilteranordnung und des. in Fig. 7 gezeigten modifizierten Einsatzes,

Fig. 9 eine geschnittene Draufsicht auf die Kraftstofffilter anordnung und den Einsatz längs der Schnittlinie 7-7 in Fig. 8, und

Fig. 10 . eine schematische Unteransicht des in Fig. 7 gezeigten Einsatzes für die Kraftstoffilteranordnung nach Fig. 8.

In Fig. 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform einer verbesserten Fluidfilteranordnung und eines Filtereinsatzes nach der Erfindung gezeigt und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 versehen. Die Fluidfilteranordnung 1 erlaubt eine hocheffektive Filtrierung,Zusammenballung und Abscheidung, um Partikel, Flüssigkeiten und Gase aus einem Fluid, z.B. dem Kraftstoff im Kraftstoffsystem eines Motors für Automobile, Lastkraftwagen, Geländefahrzeuge, Flugzeuge, Seefahrzeuge und dgl. zu entfernen. Neben Kraftstoffsystemen lässt sich die Erfindung auch auf anderen Gebieten einschliesslich mariner, industrieller oder sonstiger Art anwenden.

Obgleich die Fluidfilteranordnung und der Einsatz 1 nachfolgend in Verbindung mit der Entfernung von Verunreinigungen aus dem einem Fahrzeugmotor zugeführten Kraftstoff beschrieben wird, versteht es sich, dass sie auf einen derartigen besonderen Einsatz nicht beschränkt ist. Vielmehr kann sie für zahlreiche andere Zwecke eingesetzt werden, bei denen es gilt. Verunreinigungen oder dgl. in Form von dispergierten Partikeln, Flüssigkeiten und/oder Gasen aus einer Flüssigkeit oder einem Gas zu beseitigen. Mit der Erfindung lassen sich Erdgas, Propan, Bilgewasser, Luft in pneumatischen Systemen und dgl.,in denen unerwünschte Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase enthalten sind, reinigen. Die Erfindung ist ferner nicht auf eine Einphasenabscheidung beschränkt? vielmehr kann sie auch für Fälle angewendet werden, bei denen eine Zwei-, Drei- oder Vierphasen-Flüssigkeitsabscheidung,Gas,Flüssigkeitsabscheidung oder Gasfiltrierung erforderlich ist.

Bei der nachfolgend beschriebenen besonderen Anwendung umfasst die Fluidfilteranordnung 1 in Gestalt von einem Kraftstoffilter und einem Einsatz ein Gehäuse 2 mit einer oberen

Wand 3 in Form von einer Rotationsfläche, in der eine den Einsatz aufnehmende Kammer 4 ausgebildet ist. Eine integrale untere zylindrische Wand 5 ist mit der oberen Wand 3 verbunden und kann in nachfolgend beschriebener Weise an einem Gefäss oder Tank befestigt werden. Die Wände 3 und 5 können aus irgendeinem geeigneten Material/ beispielsweise aus Metall, Kunststoff und dgl., bestehen. Durch einen Abschnitt der oberen Wand 3 ist eine Einlassöffnung 7 ausgebildet, die ein Innengewinde 8 trägt, so dass die Einlassöffnung mit einer nicht gezeigten Leitung des Kraftstoffsystems von einem Fahrzeug verbunden werden kann, um den Kraftstoff mit den darin befindlichen zu entfernenden Verunreinigungen in die Aufnahmekammer 4 für den Einsatz einzuführen. Obgleich die Kraftstoffilteranordnung 1 in Verbindung mit dem Kraftstoffsystem von jedem beliebigen Verbrennungsmotor verwendet werden kann, ist die Erfindung insbesondere für die Entfernung von Fremdstoffen aus dem Dieselkraftstoff von Dieselmotoren geeignet. Dieselkraftstoff ist besonders Verunreinigungen wegen des Vorhandenseins von Feststoffen in Form von Schmutz, Russ und dgl. sowie emulgierten Flüssigkeiten, wie Wasser, ausgesetzt, die in der Regel ein anderes spezifisches Gewicht als Dieselkraftstoff haben. Der verunreinigte Kraftstoff wird normalerweise der Einlassöffnung 7 von einer nicht gezeigten herkömmlichen Kraftstoffpumpe zugeführt, die Teil des Motorkraftstoffsystems darstellt. Der Durchsatz an Kraftstoff durch die Einheit wird von der Pumpe in Verbindung mit dem momentanen Kraftstoffbedarf des Motors eingestellt.

Eine Auslassöffnung 9 ist unter der Einlassöffnung 7 durch einen Teil des unteren Wandabschnittes 5 vorgesehen und weist ebenfalls ein Innengewinde 10 auf, das eine Befestigung mit einer anderen Leitung des Kraftstoffsystems erlaubt, um den gereinigten Kraftstoff zur Stelle seiner Verwendung,

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d.h. zum Motor während des Betriebes zu führen. Der Boden der den Einsatz aufnehmenden Kammer 4 wird durch eine horizontale Wand 11 mit einer daran angeformten oberen ringförmigen Rippe 12 gebildet, die sich umfänglich um die vertikale Achse des Gehäuses 2 erstreckt. Eine Auslasspassage 13 ist integral mit der Unterseite der unteren Wand 12 verbunden und steht in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 9. Die Auslasspassage 13 bildet eine quer zum Gehäuse 2 liegende Fluidpassage zu einer Stelle nahe der vertikalen Gehäusemittellinie. Ein integral ausgebildetes Steigrohr 14 erstreckt sich durch die untere Wand 11 nach oben zu einer Lage im oberen Teil der den Einsatz aufnehmenden Kammer 4. Das Steigrohr 14 bildet eine Fluidpassage, die mit der Auslasspassage 13 in Verbindung steht, und ist mit einer Einlassöffnung 15 versehen, durch die der in der beschriebenen Weise gereinigte · Kraftstoff nach unten in das Steigrohr 14. hineingelangt. Der Kraftstoff fliesst dann quer durch die Passage 13 zur öffnung 9 , um von dort dem Fahrzeugmotor zugeführt zu werden.

Eine Vielzahl von Öffnungen 16 in Form von bogenförmigen offenen Segmenten ist in der Bodenwand 11 um das Steigrohr 14 gemäss Fig. 2 und 6 angeordnet. Jede öffnung 16 wird durch zugehörige Schmalstege 16' der Bodenwand 11 abgetrennt und erstreckt sich um die vertikale Mittellinie des Gehäuses 3 von Stellen nahe den gegenüberliegenden Seiten der Strömungspassage 13. Die Öffnungen 16 bilden Abflussöffnungen für die aus dem Kraftstoff abgeschiedene Flüssigkeit in der Kammer 4 während des Einsatzes der Kraftstofffilteranordnung 1 nach der Erfindung. Ein Umschliessungsgefäss oder ein Tank 20 ist durch eine Schraubverbindung· 21 lösbar am unteren Endbereich der Wand 5 befestigt, wobei

die Verbindung 21 mittels eines geeigneten Q-Mnges aus Elastomer oder dgl. abgedichtet werden kann. Das Gefäss 20 kann aus zahlreichen Materialien, z.B. Kunststoff, Stahl, Bronze und dgl. bestehen.

Nach Fig. 2 und 5 weist das Gefäss 20 einen oberen zylindrischen Abschnitt 22 und eine untere kegeistumpfförmige Bodenwand 23 auf, die an einem Auslasstutzen 24 enden, der mit einem geeigneten Abflusstopfen oder Ventil 25 versehen ist. Der Stopfen 25 erlaubt ein Ablassen der Flüssigkeit, die sich in der inneren durch das Gefäss 20 gebildeten Kammer angesammelt hat. Obgleich der Ablassstopfen 25 als herkömmliches handbetätigtes Abflussventil· dargestel·^ ist, mit dem sich abwechselnd der Auslassstutzen 24 versperren oder zum Ablassen der Flüssigkeit öffnen.iässt, kann der Auslasstutzen 24 auch mit einem automatisch betätigten Ventilmechanismus versehen werden, der von einem geeigneten im Gefäss 20 angeordneten Detektor für die Flüssigkeitshöhe einer Bauart gesteuert wird, auf die noch eingegangen werden wird.

Das Gefäss 20 kann von Hand oder automatisch durch den Stutzen 24 periodisch entleert werden, wenn sich darin eine bestimmte Flüssigkeitsmenge angesammelt hat. Wie in Fig. gezeigt, kann ein herkömmlicher elektrischer Fühler 26 in dem oberen Teil 22 des Gefässes 20 angeordnet sein· und über eine geeignete nicht gezeigte Schaltung dem Fahrer des Fahrzeuges ein visuelles oder akustisches Signal darüber liefern, dass eine bestimmte Füllstandshöhe an Flüssigkeit, die einen Abfluss erfordert, sich im Gefäss angesammelt hat. Darüberhinaus kann der Fühler 26 mit einer nicht gezeigten elektrischen Schaltung verbunden sein, die an ein automatisches betätigtes Abflussventil (nicht gezeigt), das im Auslassstutzen 24 angeordnet ist, ein elektrisches Signal·

um das Ventil je nach Befehl zu öffnen oder zu schliessen. Die Menge an im Gefäss 20 angesammeltem Fluid kann auch visuell bestimmt werden, wenn das Gefäss 20 aus einem transparenten Material besteht. Auch können andere Arten von bekannten Detektoren für die Füllstandshöhe im Gefäss 20 anstelle des in Fig. 2 gezeigten elektrischen Fühlers 26 verwendet werden.

Nach Fig. 5 wird der obere zylindrische Abschnitt 22 des Gefässes 20 durch eine Vielzahl von nach unten sich erstreckenden Rippen 25 gebildet, die durch eine Vielzahl von Wandsegmenten 27 untereinander verbunden sind. Obgleich der überwiegende Teil des Segmente 27 eine gekrümmte Querschnittskonfiguration besitzt, weisen ein oder mehrere Segmente 28 eine flache Form. auf. Die durch die Segmente 28 geschaffene flache Oberfläche unterstützt die dichtende Verbindung zwischen dem elektrischen Fühler 26 und der Wand des Gefässes 20, indem zwischen der Wand des Segmentes 28 und einem O-Ring 29 oder dgl. , der als Abdichtung für die Befestigung des Fühlers verwendet wird, eine positive Berührung gewährleistet ist.

Die Oberseite der Gehäuseanordnung 2 wird von einem Deckel 30 mit einer kuppeiförmigen Ausbildung abgedeckt. Ein unteres Gewinde 31 ist in dem nach unten sich erstreckenden Rand des Deckels 30 ausgebildet und kann in Eingriff mit einem Gewinde 32 treten, das am Umfang des oberen Abschnittes 3 des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Der Deckel 30 kann entfernt werden, um einen Zugang zu der Kammer 4 zu erhalten und den darin angeordneten Einsatz bei Bedarf während der Verwendung der Vorrichtung zu entfernen und auszutauschen. Die Dichtung zwischen dem Deckel 30 und dem Gehäuse 2 wird durch einen geeigneten O-Ring 33 verstärkt, der nahe der Schraubverbindung zwischen den beiden Teilen angeordnet ist. Der kuppeiförmige Deckel 3 0 weist

eine Vielzahl von äusseren Rippen 34 auf, die sich von einem oberer Kranz 25 des Deckels 30 nach unten bis nahe dessen unteren Kante erstrecken. Die Rippen 34 erleichtern eine manuelle Abnahme des Deckels 30, wenn der Einsatz in der Kammer 4 ausgetauscht werden soll.

Eine unitäre Einsatzanordnung 40,mit der sich das Ausfiltern und/oder Zusammenballen der die Verunreinigungen darstellenden Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase im Kraftstoff vornehmen lässt, ist so ausgelegt, dass sie entfernbar in der Kammer 4 des Gehäuses 2 aufgenommen werden kann. Die Einsatzanordnung 40 hat die Form von einem Ringelement mit filtrierenden und zusammenballenden Abschnitten, worauf noch eingegangen wird. Die Einsatzanordnung 40 kann durch die normalerweise von dem Deckel 3 0 gemäss Fig. 2 geschlossene öffnung in das Gehäuse 2 eingeführt und daraus herausgenommen werden. Die Einsatzanordnung umfasst eine obere. Kappe 41, die eine durchgehende Oberfläche 41' bildet, und eine, untere, ringförmige.· Kappe 42, die eine zentrale Öffnung 43 vorsieht, durch die sich das Steigrohr 14 nach oben erstreckt. Die äussere Umfangswand der Anordnung 4 0 wird durch eine Rotationsfläche 44 in Form von einer Hülle aus Papier oder einem ähnlichen Material gebildet. Die Hülle 44 enthält eine Vielzahl von Perforationen 45,· die an ausgewählten Stellen längs des gesamten Umfanges der Hülle 44 angeordnet sind und eine Vielzahl von umfänglich liegende Einlasse in die Einsatzanordnung 40 bilden, die die Kraftstoff strömung, die durch den Einlass 7 eingeführt wird, aufnehmen.

Die untere Kappe 42 der Einsatzanordnung 40 weist eine ringförmige Dichtungsplatte 46 aus Elastomer auf, die in dichtender Berührung mit dem an der Bodenwand 11 des Gehäuses 2 ausgebildeten Ringkranz 12 gedrückt wird. Die

Einsatzanordnung 40 wird durch eine Druckfeder 47 nach unten in der Kammer 4 und in Berührung mit dem Kranz 12 gedrückt. Die Feder 47 ist zwischen der oberen Einsatzkappe 41 und der Unterseite des Deckels 30 mit einem ringförmigen die Feder haltenden Ansatz 48 gemäss Fig. 2 angeordnet. Bei der Feder kann es sich um irgendeine Art von Druckfeder handeln, die die Einsatzanordnung 40 in der in Fig. 2 gezeigten nach unten vorgespannten Stellung halten kann.

Die Einsatzanordnung 40 enthält ein in der Hülle 44 so angeordnetes ringförmiges Teil 50, daß das durch die Perforationen 45 eingeführte Fluid radial nach innen durch das ringförmige Teil 50 zum Ausfiltern und Zusammenballen der Verunreinigungen geleitet wird. Das ringförmige Teil 50 der Einsatzanordnung 40 umgibt eine zentrale Kammer 50', in der das Steigrohr 44 angeordnet ist, wobei der Einlass 15 zum Steigrohr an einer oberen Stelle der Kammer 50 zu liegen kommt. Die zentrale Kammer 50' steht in Fluidverbindung mit dem Gefäss 20 durch die öffnungen 16, um die aus der Fluidströmung abgeschiedene zusammexigeballte Flüssigkeit abzuführen. Das ringförmige Teil 50 wird durch einen äusseren Filtrierabschnitt 51 und einen inneren Zusammenballungsabschnitt 52 gebildet, die konzentrisch und im wesentlichen einander berührend angeordnet sind. Die Enden der Hülle 44, des Filterabschnittes 51 und des Zusammenballungsabschnittes 52 sind an der oberen Einsatzkappe 41 und der unteren Einsatzkappe 42 durch einen geeigneten Klebstoff 53,z.B. ein Epoxydharz oder dgl. befestigt, so dass eine einstückige Filteranordnung vorliegt.

Der Filterabschnitt 51, der unmittelbar nahe der perforierten Papierhülle 44 liegt, wird durch ein gefaltetes Filtermedium 54 gebildet, das sich umfänglich um die vertikale Mittellinie

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des Gehäuses 2 erstreckt und die in dem Dieselkraftstoff oder dgl. enthaltenen Feststoffpartikel entfernen und zurückhalten kann. Das gefaltete Filtermediuia ist ein herkömmliches Filtermaterial, z.B. ein mit einer Siliconsubstanz oder dgl. behandeltes poröses Papier, so dass dem Filterpapier eine hydrophobe Eigenschaft verliehen wird. Das Filtermedium kann die Feststoffe aus dem Kraftstoff ausfiltern und zurückhalten und kann so ausgebildet sein, dass es eine Filtrierung in einem bestimmten Bereich, z.B. Grobfiltrierung, Feinfiltrierung oder absolute Filtrierung von einer höheren Mikrometerabmessung und darunter vorsieht.

Nach Durchgang durch den Filterabschnitt 51, in dem die Feststoffe aus der Strömung herausgefiltert werden, strömt der Kraftstoff im wesentlichen radial nach innen durch den Zusammenballungsabschnitt 52. Der Zusammenballungsabschnitt 52 hat ebenfalls eine ringförmige Konfiguration und steht in faktischer oder nahezu anliegender Beziehung zur inneren Oberfläche des äusseren Filterabschnittes 51. Der Zusammenballungsabschnitt 52 besteht aus irgendeinem zusammenballenden Material, das emulgiertes Wasser oder andere Fluide mit einem anderen.spezifischen Gewicht als Kraftstoff zu Tröpfchen zusammenballen lässt, die während der nach innen gerichteten Bewegung durch das Zusammenballungsmedium an Grosse zunehmen. Gewöhnlich bewirkt dieses Zusammenballungsmaterial, daß die emulgierten Flüssigkeitspartikel, die in der kontinuierlichen Fluidphase verteilt sind, sich agglomerieren, so dass Tröpfchen entstehen, die während der einwärts gerichteten Bewegung durch den Zusammenballungsabschnitt 52 an Grosse zunehmen. Die in dem Zusammenballungsabschnitt 52 gebildeten Wassertröpfchen oder dgl. fallen entweder unter ihrem Eigengewicht zum Boden der Kammer 50' oder werden durch die Kraftstoff strömung radial nach innen aus dem Zusammenballungsabschnitt 52 getragen. Die von der Kraftstoffströmung nach innen bewegten Tröpfchen werden erfindungsgemäss aus dem Kraftstoff durch ein Abscheideelement 60 entfernt, das einen

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Durchlass der zusammengeballten Flüssigkeit verhindert, jedoch einen freien Durchtritt des von den Verschmutzungen befreiten Kraftstoffes oder dgl. erlaubt. Die schwereren Wassertröpfchen fallen in der Regel zum Boden der Kammer, ohne dass sie in Berührung mit dem Abscheideelement 6 0 gelangen, was insbesondere bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten der Fall ist. Die leichteren Tröpfchen können von der Strömung zum Abscheideelement getragen werden. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten durch die Anordnung 1, die durch die Kraftstoffpumpe aufgebracht werden, um dem erhöhten Bedarf des Motors gerecht zu werden, bewirken jedoch, dass selbst einige der schwereren Tröpfchen in Berührung mit dem Abscheideelement 6 0 gelangen.

Wie am besten in Fig. 1 , 2 und 3 zu sehen ist, stellt das Abscheideelement 60 eine ringförmige Anordnung dar, die getrennt mit der Einsatzanordnung 4 0 durch eine davon getragene Eingriffseinrichtung 60' verbunden ist. Das Abscheideelement 60 ist konzentrisch zum Steigrohr 14 in der Kammer 50' angeordnet und wird von dem inneren Umfang eines unteren ringförmigen Elementes 6 ic am Element 60, das in Friktionsverbindung mit einem Abschnitt des Steigrohres 14 steht, gehalten, um das Abscheideelement in der in Fig. 2 gezeigten Lage vorzusehen. Der äussere Umfang des Abscheideelementes 60 steht in Abstand von der inneren Oberfläche des Zusammenballungsabschnittes 52 und in Abstand von dem äusseren Umfang des Steigrohres 14 gemäss Fig. 2

Das Abscheideelement 60 umfasst einen ringförmigen Rahmen mit dem Ringelement 61a und ein oberes ringförmiges Element 61b, die durch eine Vielzahl von in Abstand voneinander liegenden longitudinalen Verstärkungssegmenten 62 miteinander verbunden sind. Die Segmente 62 bilden umfängliche Öffnungen

Die Lage des oberen Ringes 61b in der Eingriffseinrichtung 60' der Einsatzkappe 41 und des unteren Ringes 61a,der in Friktionsverbindung mit dem Steigrohr 14 steht, unterbindet im wesentlichen eine Fluidverbindung durch das obere und untere Ende des Abscheideelementes 60. Die öffnungen 63 sind durch feinmaschige Siebelemente 6 4 abgedeckt, die aus einem Hydrophoben Abscheidungsmedium, wie Metall, Kunststoff, behandeltes Papier oder dgl., bestehen, das einen Durchtritt der Tröpfchen aus zusammengeballten Flüssigkeiten verhindern, jedoch für den Kraftstoff durchlässig ist. Das Sieb 64 trennt die das Abscheideelement 60 berührenden Flüssigkeitströpfchen vom Kraftstoff durch Ablenkung, wobei die agglomerierte Flüssigkeit aufgrund ihres Eigengewichtes nach unten in die Kammer 50' zwischen der Einsatzanordnung 40 und dem Abscheideelement 60 gemäss Fig. 2 fällt. Die Tröpfchen fHessen dann aus der Kammer 4 durch die öffnungen 16 in das Gefäss 20, nachdem sie das Siebelement 64 passiert haben. Der gereinigte Kraftstoff fliesst nach oben und gelangt über den den Einlass 15 zum Steigrohr zur Auslassöffnung 9, um zum Fahrzeugmotor geführt zu werden.

Beim Betrieb wird eine Fluidströmung über die Einlassöffnung 7 durch die Motorkraftstoffpumpe eingeführt. Der Kraftstoff kann emulgierte Flüssigkeit, wie Wasser und dgl., sowie teilchenförmige Materialien in Form von Russ, Schmutz und anderen Feststoffen mit sich tragen. Das in den Einlasssieben hineingelangende Fluid füllt im wesentlichen die Kammer, die die Einsatzanordnung 40 umgibt, aus und wird radial durch die äussere perforierte Hülle 44 des Einsatzes geleitet. Der Kraftstoff strömt dann längs einer im wesentlichen nach innen gerichteten Richtung durch den Filter-

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abschnitt 51. In diesem Stadium werden die Feststoffe aus dem Kraftstoff entfernt und von dem Filtermedium zurückgehalten. Der restliche Kraftstoff mit darin enthaltenden emulgierten Verunreinigungen, wie Wasser, läuft dann durch den Zusammenbailungsabschnitt 52. Dieser Abschnitt 52 bewirkt eine Zusammenballung der in der kontinuierlichen Kraftstoffphase verteilten Flüssigkeiten, so dass diese agglomerieren und Tröpfchen bilden, die während der Bewegung durch den Zusammenbailungsabschnitt an Grosse zunehmen.

Die schwereren Tröpfchen fallen durch Eigengewicht zum Boden der Einsatzkammer 4, während die übrigen Tröpfchen das Sieb 64 des Abscheideelementes 60 berühren. Die Anzahl an tatsächlich in Berührung mit dem Abscheideelement 60· kommenden Tröpfchen hängt stark von dem Durchsatz durch Filteranordnung 1 und anderen Faktoren ab. Die zusammengeballte Flüssigkeit wird durch die hydrophoben Siebelemente 64 abgelenkt und fällt nach unten, um durch die öffnungen 16 in das Gefäss 20 abgeführt zu werden. Der gereinigte Kraftstoff, der durch das Abscheideelement 60 hindurchgelangen kann, kommt in den Raum·mm das Steigrohr und fliesst durch dessen Öffnung 15 nach unten zur Auslass- . öffnung 9,von wo er zum Fahrzeugmotor geführt wird. Die Feststoffe im Kraftstoff werden somit durch den Filterabschnitt 51 abgeschieden, während die flüssigen Verunreinigungen Tröpfchen im Zusammenballungsabschnitt 52 bilden, die.aus der Kraftstoffströmung durch'Eigengewicht und mit Hilfe des Abscheideelementes 60 herausgebracht werden, wenn sie damit in Berührung kommen.

In Fig. 7 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kraftstoffilteranordnung gezeigt, die einen modifizierten Einsatz 100 verwendet. Die Filteranordnung 1" bei der Ausführungsform nach Fig. 7 bis 10 umfasst im wesentlichen die gleichen Bauteile mit den

gleichen Funktionen, wie die in Verbindung mit Fig. 1 bis 6 vorherbeschriebene Ausführungsform. Die Kraftstofffilteranordnung 1 umfasst ein Gehäuse 2', ein Gefäss 20', einen oberen Deckel 30', eine Bodenwand 11' mit Öffnungen 16', ein Steigrohr 14' und andere identische Teile wie die vorhergehende Ausführungsform. Die Fluidströmung durch die Filteranordnung 100 ist die gleiche wie bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 6, d.h. der Kraftstoff tritt über die Öffnung 7' ein und verlässt die Anordnung über die Auslassöffnung 9".

Die modifizierte Einsatzanordnung 100 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 bis 10 ist mit einem integralen Abscheideelement 101 versehen, das die zusammengeballte Flüssigkeit aus dem Kraftstoff in der gleichen Weise wie das Abscheideelement 60 in Fig. 1 bis 6 trennt. Die Einsatzanordnung 100 nach Fig. 7 bis 10 umfasst eine obere Kappe 41' und eine untere Kappe 42' mit einer Dichtungsscheibe 46', ähnlich wie die Einsatzanordnung 40 bei der vorhergehenden Ausführungsform. Der äussere Umfang der Anordnung 100 nach Fig. 7 bis 10 wird durch eine ringförmige kontinuierlich perforierte Hülle 44' gebildet, die einen ringförmigen Filterabschnitt 51' mit einem gefalteten Filtermedium umgibt. Der Züsammenballungsabschnitt 52' der Einsatzanordnung 100 befindet sich ebenfalls nahe dem Filterabschnitt 51' und enthält ein geeignetes zusammenballendes Material.

Die untere ringförmige Kappe 42' bildet eine Aufnahmeöffnung 4 2a für das Steigrohr und stützt das Abseheideelement 101 mittels eines! inneren nach oben gebogenen Endbereiches 102 gemäss Fig. 7 so ab, dass der Abscheider 101 als integrales Teil der Anordnung 100 getragen wird. Der obere Bereich der äusseren Hülle 44', des Filterabschnittes 51' und des Zusammenballungsabschnittes 42' sind durch einen Klebstoff mit der Unterseite der oberen Kappe 41' zusammen mit einem

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Halteelement 101a verbunden, das das obere Ende des Abscheideelementes 101 aufnimmt. Das Abscheideelement 101 ist integral in der einstückigen Einsatzanordnung 100 an einer Stelle in Abstand von der inneren Oberfläche des Zusammenballungsabschnittes 52' angeordnet, um eine effektive Abscheidung der zusammengeballten Flüssigkeit zu ermöglichen. Die im Zusammenballungsabschnitt 52" gebildeten Flüssigkeitströpfchen fallen nach unten in die Kammer in gleicher Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsf ortru Eine Vielzahl von AbflusSegmenten 105 ist in der unteren Kappe 42* vorgesehen und so ^u" den fallenden Tröpfchen angeordnet, dass die zusammengeballte Flüssigkeit nach unten zu den Öffnungen 16' abfliessen kann, von wo sie in das Gefäss 20' gelangt. Der gereinigte Kraftstoff fliesst dann in den Einlass 15" des Steigrohres,durch das Steigrohr nach unten und wird, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform,zum Motor geführt.

Vorausgehend wurde die Erfindung im Detail als einzelne Einheit zur Entfernung von Verunreinigungen aus einem Kraftstoff beschrieben. Der Fluidfilter 1 kann auch als Kraftstofffilter oder dgl. in Verbindung mit weiteren nicht gezeigten Einheiten verwendet werden, die parallel oder in anderer Weise zueinander angeordnet sind, um gleichzeitig oder abwechselnd in aufeinanderfolgender Weise zu arbeiten, wenn jeder Fluidfilter nach einer längeren Einsatzzeit keine weitere Filtrierung oder Abscheidung vornehmen kann. Bei dem letztgenannten , · Folgebetrieb einer Vielzahl von erfindungsgemässen Einheiten kann eine geeignete manuelle oder automatische Strömungssteuereinrichtung vorgesehen werden, um eine Zufuhr zu einer speziellen Anordnung vorzunehmen oder zu unterbrechen.

Die Fluidfilteranordnung kann ferner eine grosse Einheit mit einer Vielzahl, von separaten I _» filtrierenden, zusammenballenden und abscheidenden Bauteilen der in Verbindung mit den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Art sein. Bei manchen Anwendungsfällen kann ferner die Filteranordnung 1 dergestalt betrieben werden, dass die abgeschiedenen Verunreinigungen durch den Auslass abgeführt werden, während die jeweilige Strömung durch den Boden der Filteranordnung geführt wird. Eine solche Modifikation kann bei bestimmten Anwendungsfällen sinnvoll sein, z.B. wenn es gilt, verunreinigendes Öl aus dem Bilgewasser zu entfernen, das in das betreffende natürliche Gewässer oder dgl. abgeführt werden soll.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. WET&jt^Vrc,, β>ρΐί-·Ρ&γ&. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska 8000 MÜNCHEN 86, DEN 03 J,jnj POSTFACH 860 820 ' Π MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22 Chicago Rawhide Mfg. Co. Sdt/ht. 900 North State Street Elgin, Illinois 60120, V.St.A. Anordnung zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Fluid, gekennzeichnet durch

ein Gehäuse (2), das eine Aufnahmekammer (4) für das Fluid bildet-und eine Einlassöffnung (7) zum Einführen einer kontinuierlichen Fluidphase mit zu entfernendem teilchenförmigen Material und emulgierten Flüssigkeiten in die Aufnahmekammer sowie eine Auslassöffnung (9) aufweist, um das Fluid zu einer Verwendungsstelle zu leiten,

einenEinsatz (40, 100), der in der Fluidaufnahmekammer angeordnet und gezielt zum Austausch entfernbar ist, wobei der Einsatz wenigstens zwei konzentrisch angeordnete ringförmige

Abschnitte (51, 52) aufweist, die das durch die Einlassöffnung eingeführte Fluid nacheinander und längs einer im wesentlichen radial nach innen weisenden Richtung aufnehmen, wobei der äussere Abschnitt (51) eine Filtereinrichtung mit einem darin angeordneten Filtermedium enthält, um das teilchenförmige Material aus dem durch die Einlassöffnung eingeführten Fluid auszufiltern, während der innere Abschnitt (52) eine Zusammenballungseinrichtung ₍mit einem zusammenballenden Material enthält, um die emulgierten Flüssigkeiten in der kontinuierlichen Fluidphase zu Tröpfchen in der kontinuierlichen Fluidphase zusammenzuballen,

ein ringförmiges Abscheideelement (60, 101), das konzentrisch in der Zusammenballungseinrichtung in Abstand dazu angeordnet ist, wobei das Abscheideelement einen Durchtritt der durch den Zusammenbailungsabschnitt gebildeten Tröpfchen verhindert, jedoch einen Durchtritt der kontinuierlichen Fluidphase erlaubt,

einen Behälter (20), der unterhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit diesem in Fluidverbindung steht, um die zusammengeballte Flüssigkeit zu sammeln, und

eine Einrichtung (14) zur Bildung einer Fluidpassage, die in dem Abseheideelernent angeordnet ist und in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung steht, um die kontinuierliche durch das Abscheideelement hindurchtretende Fluidphase zu einer Verwendungsstelle zu leiten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die emulgierten Flüssigkeiten in einem Fluid mit einem anderen spezifischen Gewicht getragen werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η et , dass die die Fluidpassage bildende Einrichtung ein in dem Abscheideelement (60, 101) angeordnetes Steigrohr (14) umfasst.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Abscheideelement (60, 101)

in Form von einem ringförmigen feinmaschigen Sieb (64)
ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial gefaltetes
Papier ist, das mit einer hydrophoben Substanz behandelt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das zusammenballende Material
ein Glasfasermaterial umfasst.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Abscheideelement (101) integral mit dem Einsatz (100) verbunden ist.

8. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 1 für die
Entfernung von Verunreinigungen aus einem Kraftstoff, g ekennzeichnet durch

ein Gehäuse (2), das eine Kraftstoffilter- und Abscheidekammer (4) bildet sowie eine Einlassöffnung (7) hat, die mit dem Kraftstoffsystem eines Fahrzeuges verbunden ist, um eine Kraftstoffströmung mit darin befindlichen festen und flüssigen Verunreinigungen in die Kammer einzuführen, und das weiter

eine Auslassöffnung (9) hat, um den Kraftstoff zu einem Motor zu leiten,

einen entfernbar in der Kammer angeordneten Einsatz (40, 100) mit einem äusseren ringförmigen Filterabschnitt (51) und einem inneren konzentrisch angeordneten Zusammenballung sabschnitt (52), wobei die in den Einlass eingeführte Kraftstoffströmung im wesentlichen radial nach innen durch den Filterabschnitt zur Entfernung der festen Verunreinigungen und durch den Zusammenballungsabschnitt zum Zusammenballen der flüssigen Verunreinigungen zu' Tröpfchen geführt wird,

ein ringförmiges Abscheideelement (60, 101) für die Flüssigkeit, das konzentrisch in Abstand im Einsatz angeordnet ist·i.und eine innere Kraftstoffaufnahmekammer bildet, wobei das Abscheideelement einen Durchgang der zusammengeballten Flüssigkeiten verhindert, jedoch einen Durchgang des Kraftstoffes erlaubt,

einen mit dem Gehäuse unterhalb des Einsatzes und des Abscheideelementes verbundenen Behälter (20), der die Tröpfchen aufnimmt und sammelt und

eine eine Fluidpassage bildende Einrichtung (14), die in Verbindung mit der Kraftstoffaufnahmekammer steht und mit der Auslassöffnung verbunden ist, um den im wesentlichen verunreinigungsfreien Kraftstoff zum Motor zu leiten.

9. - Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass das Abscheideelement ein ringförmiges Element mit wesentlichen Teilen in Gestalt eines Siebes (64) ist, das für die zusammengeballten Flüssigkeiten undurchlässig und für den Kraftstoff durchlässig ist.

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10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die die Fluidpassage bildende Einrichtung ein Steigrohr (14) umfasst, das in dem Abscheideelement (60, 101) konzentrisch angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass das Abscheideelement (101) integral mit dem Einsatz (100) verbunden ist.

12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen entfernbaren Deckel (30) aufweist, um einen Zugang zu dem Einsatz (40, 100) in der Filter- und Abscheidekammer (4) zu erhalten.

13. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Behälter ein Gefäss (20) mit einer Vielzahl von Wandbereichen (27, 28) ist, die durch eine Vielzahl von Rippen (25) voneinander getrennt sind.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch g β k § η η ^ra zeichnet, dass einige Wandbereiche (27) eine gekrümmte Querschnlttskonfiguration haben.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch g e k e nn zeich n.e t , dass wenigstens ein Wandbereich (28) eine flache Konfiguration hat, um einen Detektor (26) für die Füllstandshöhe,der sich durch" die Wand des Gefässes (20} erstreckt, in abgedichteter Weise daran zu befestigten.

16. Entfernbarer Einsatz für eine Kraftstoffilteranordnung, gekennzeichnet durch

einen ringförmigen äusseren Filterabschnitt (51) und einen inneren Zusammenballungsabschnitt (52), der konzentrisch

im Filterabschnitt angrenzend dazu angeordnet ist, wobei der Filter-und Zusammenballungsabschnitt eine zentrale Kammer bilden,

eine perforierte Hülle (44), die den ringförmigen äusseren Abschnitt umgibt und eine äussere Fläche bildet, die die ankommende Fluidströmung aufnimmt,

ein oberes kappenförmiges Element (41), das mit einem ersten Ende der perforierten Hülle des Filterabschnittes und des Zusammenballungsabschnittes verbunden ist, um' ein Ende der Kammer abzuschliessen,

ein unteres kappenförmiges Element (42), das mit dem anderen Ende der perforierten Hülle, des Filterabschnittes und des Zusammenballungsabschnittes verbunden ist und eine zentrale öffnung hat,die in Fluidvenbindung mit der Kammer steht.und

eine dem unteren kappenförmigen Element zugeordnete ringförmige Dichtungseinrichtung (46) zur Schaffung einer Abdichtung zwischen dem Einsatz und der Kraftstoffilteranordnung.

17. Einsatz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterabschnitt (51) durch ein gefaltetes Filtermaterial (54) gebildet ist, das mit einer wasserabstossendes Substanz behandelt ist.

18. Einsatz nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenballungsabschnitt (52) ein zusammenballendes Material enthält, das die flüssigen Verunreinigungen in dem radial nach innen durch den Zusammenballungsabschnitt geleiteten Kraftstoff zur Abscheidung koagulieren lässt.

19. Einsatz nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Abscheideelement (60, 101), das konzentrisch in dem Filterabschnitt (51) und dem

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Zusammenballungsabschnitt (52) angeordnet und durch das untere kappenförmige Element (42) gehalten ist.

20. Einsatz nach Anspruch 19, dadurch ge k.e η η zeichnet, dass das Abscheideelement (60, 101) ein feinmaschiges Sieb (64) enthält, das einen Durchtritt der zusammengeballten Flüssigkeit verhindert, jedoch einen Durchtritt des Kraftstoffes erlaubt.