DE3248437A1

DE3248437A1 - Fluessigkeitsfilter mit einrichtung zum ueberwachen der verschmutzung durch die hindurchstroemende fluessigkeit

Info

Publication number: DE3248437A1
Application number: DE19823248437
Authority: DE
Inventors: Larry Thomas 48043 Mt. Clemens Mich. Cole; Anthony Donald 48098 Troy Mich. Simone; Ting Chang 92640 Garden Grove Calif. Tao
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1983-07-07
Also published as: AU9174482A; FR2518892A1; GB2112295B; GB2112295A; FR2518892B1; JPS58119313A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing, W. Beyer Dipl.-Wirtsch.~Ing- B₉ Jochem

6000 Frankfurt / Main Staufenstraße

Anm.i Facet Enterprises, Inc. 7o3o South YaIe Avenue Tulsa, Oklahoma 74136 U S A

Bezeichnung: Flüssigkeitsfilter mit Einrichtung zum überwachen der Verschmutzung durch die hindurchströmende Flüssigkeit.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter mit Einrichtung zum überwachen der Verschmutzung durch die hindurchströmende Flüssigkeit.

Während der meiste in Flugzeugen verwendete Kraftstoff schon in der Raffinerie strengen Qualitätsnormen unterworfen ist, können die vorhandenen Lager- und Betankungseinrichtungen die hohe Kraftstoffqualität mit festen Teilchen und Wasser verschmutzen. Diese Verschmutzung des Kraftstoffes kann auch dann auftreten, wenn wirksame Filtrier- und Wasserabscheideeinrichtungen eingebaut sind und verwendet werden, wann immer der Kraftstoff von einer Stelle zur anderen transportiert wird. Es ist deshalb keine Gewährleistung vorhanden, daß jedes Flugzeug, welches betankt wird, einen unter allen Bedingungen und nach jedem Betanken einwandfreien Kraftstoff erhält.

Alle Filter-Wasser-Separator-Einheiten sind mit einer Art Zusammenballungs- und Filterseparatorelementen ausgerüstet, welche im Kraftstoff enthaltene feste und wässrige Verschmutzungen daran hindern, die Separatoreinheit zu verlassen, Indem sie dies tun, bieten die Elemente zunehmend erhöhten Widerstand gegenüber dem Kraftstofffluß aufgrund der Zurückhaltung der Verschmutzungen an der Oberfläche, bis der Druckabfall über ein solches Element größer wird als dessen Festigkeit. Wenn das Element nicht ausgewechselt wird, bevor dieser Zustand auftritt, wird es bersten und eine große Menge an festen und wässrigen Verschmutzungsbestandteilen in den Kraftstofftank des Flugzeuges freigeben. Solche Verschmutzungen im Kraftstoff können sich katastrophal auswirken, da die normalerweise an Bord des Flugzeugs befindlichen Filter in ihrer Konstruktion darauf beschränkt sind, nur geringe Spuren von festen Bestandteilen und kein

Wasser zurückzubehalten. Außerdem werden große Mengen von Schmutzpartikeln diese an Bord befindlichen Filter schnell verstopfen und bewirken, daß sich die Bypass-Ventile im. Filter öffnen. Der verschmutzte ungefilterte Kraftstoff kann dann die Kraftstoffpumpen vorzeitig abnutzen und den Flüssigkeitsdurchtritt in der KraftstoffZuteilung verstopfen. Weiterhin kann jegliches Wasser im Kraftstoff in den Kraftstoff leitungen gefrieren und hierdurch ein Erlöschen der Flammen im Triebwerk verursachen, was Leben und Vermögen gefährdet.

Fast alle gemeinhin verwendeten Filterelemente haben einen Berst- oder Bruchwiderstand zwischen o,69 und 5,16 bar mit dem normalen Bereich zwischen o,69 und 1,72 bar. Um ein Zerstören des Filterelements zu verhindern,ist es notwendig, diese Elemente auszutauschen, bevor der kritische¹ Druck erreicht ist. Jedoch kann die durchschnittliche Bedienungsperson, welche die herkömmliche Betankungsausrustung verwendet, nicht sicher sein, wann sie periodische Wartungen zum Auswechseln der Elemente vorzunehmen hat.

Einige bekannte Kraftstoffsysteme verwenden überwachungseinrichtungen, die in Strömungsrichtung unterhalb der Wasserabscheider und der Abscheider für feste Bestandteile angeordnet sind. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 3 117 925 bekannt. Bei dieser Einrichtung besteht das Uberwachungselement aus einem porösen rohrförmigen Glied, das sich aus einer ersten Anzahl von scheibenähnlichen Elementen mit einer verhältnismäßig glatten Oberfläche und einer zweiten Anzahl scheibenförmiger Elemente mit einer verhältnismäßig rauhen Oberfläche zusammensetzt. Die beiden Gruppen scheibenförmiger Glieder sind abwechselnd übereinander gestapelt» Das poröse rohrförmige Element oder Sicherüngselement befindet sich innerhalb eines perforierten Rohres und steht

unter einer von einer Feder erzeugten kalibrierten Vorspannung. Wenn Spuren von Wasser in einer Menge oberhalb eines vorbestimmten Niveaus durch den Filter-Wasserabscheider hindurchtreten, schwellen die Scheiben an und sind dadurch bestrebt, die Porengrößen zwischen den Scheiben zu verkleinern. Wenn außerdem feste Verschmutzungspartikel über einer vorbestimmten Größe den Filter passieren, blockieren die festen Partikel einige der Poren in den Scheiben. Das Filterelement erfaßt diese Verschmutzung dadurch, daß es ein Ansteigen des Druckabfalls an der Einheit verursacht. Ein weiteres Beispiel eines solchen Filterelements ist in der US-PS 3 182 8oo dargestellt.

Bei einigen Anlagen sind Kraftstoffüberwachungseinrichtungen der oben beschriebenen Art stromabwärts von herkömmlichen Filter-Wasserabscheidern angeordnet. Bei solchen Anlagen werden die Kraftstoffüberwachungseinrichtungen normalerweise über lange Zeitspannen hinweg arbeiten, ohne größeren Verschmutzungsbeträgen unterworfen zu sein. Während eines solchen Normalbetriebs wird der Druckabfall an der Kraftstoff überwachungseinrichtung fortschreitend zunehmen und die Sicherungselemente müßten nach einem festgelegten Zeitintervall, beispielsweise nach sechs Monaten, oder, wenn die Druckdifferenz an den Sicherungselementen einen vorbestimmten Wert von 1,o3 - 1,38 bar erreicht, ausgewechselt werden. Unter solchen Bedingungen werden die Sicherungselemente der Kraftstoffüberwachungseinrichtung sperren und alle oder fast alle festen und wässrigen Verschmutzungsbestandteile im hindurchfließenden Kraftstoff zurückhalten.

In jüngerer Zeit jedoch sind in vielen Anlagen Kraftstoffüberwachungseinrichtungen wirksam mehr anstelle von Filter-Wasserabscheidern als in Verbindung mit diesen verwendet worden. Auch in solchen Anlagen werden, wenn der Kraftstoff von durchschnittlicher Güte ist, d.h. verhältnismäßig

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geringe Mengen von Wasser und festen Verschmutzungsbestandteilen enthält, die Sicherungseleraente keine Schwierigkeit haben, die Verschmutzung zurückzuhalten oder zu sperren. Jedoch können in solchen Anlagen unter begrenzter Kraftstoffströmung oder geringem Kraftstoffpumpendruck Verhältnisse auftreten, die es gestatten, daß geringe Mengen von Wasser und Teilchen in der Größe unter 1μ zwischen den Schichten der Sandwich-Konstruktion hindurchsickern und zum Auslaß der Einrichtung gelangen. Der Grund hierfür ist, daß die Konstruktion der Einrichtung nicht für eine ausreichende Druckkraft auf die Sandwich-Schichtung sorgt, um wirksam die Innenfläche zwischen den Schichten der Abscheidemedien zu verschließen und dadurch den Durchtritt von Teilchen unter 1μ und Wasser auszuschließen.

Noch eine andere Art bekannter Kraftstoffsysteme verwendet eine Kraftstoffüberwachungseinrichtung mit einem Partikelabscheidemedium, welches bis zu einem gewissen Maße im Kraftstoff enthaltene Flüssigkeit und feste Bestandteile abscheidet und absorbiert, während oberhalb dieses Punktes die Einrichtung den Durchtritt von flüssigen Verschmutzungen stromabwärts gestattet. Wenn der Verschmutzungsgrad des stromabwärts befindlichen Ausflusses ein genügend hohes Niveau erreicht, wird ein Auslöser betätigt, der den Durchfluß durch die Einrichtung sperrt« Beispxele solcher Einrichtungen sind in den US-PSen 3 339 734, 3 339 735, 3 416 665, 3. 416 666, 3 434 486, 3 357 56o, 3 478 881 und 3 5o3 5o7 gezeigt und beschrieben.

Schließlich ist in der US-PS 4 145 285 eine Kraftstoffüberwachungs- und Filtereinheit offenbart, welche den Kraftstoffstrom unterbricht, wenn entweder ihr Abscheidevermögen gegenüber Partikelverschmutzungen oder ihr Abscheidevermögen gegenüber flüssigen Verschmutzungen aus "dom Kraftstoff auf

ein bestimmtes Niveau abgesunken sind. Jedoch hat diese Art* KraftstoffÜberwachungeinrichtung ein begrenztes Wasserrückhaltevermögen, welches ihre Lebensdauer beträchtlich beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Flüssigkeitsfilter mit einer Einrichtung zum Überwachen der Verschmutzung durch die hindurchströmende Flüssigkeit zu schaffen, welcher sowohl flüssige als auch feste Bestandteile unter ein Mikrometer Korngröße auch bei begrenztem Kraftstofffluß und geringem Pumpendruck ohne Wasserdurchströmung abschVeidet und den Kraftstofffluß unterbricht, wenn sein Vermögen zum Abscheiden von partikelförmigen Verschmutzungen oder sein Vermögen zum Abscheiden von flüssigen Verschmutzungen aus dem Kraftstoff auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist,und der außerdem ein gesteigertes Wasserrückhaltungsvermögen zur Verbesserung der Lebensdauer im Betrieb aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch

ein Gehäuse mit einer äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand für den Eintritt der Flüssigkeit und einer Auslaßöffnung für den Austritt der Flüssigkeit,

eine innere flüssigkeitsdurchlässige Wand innerhalb des Gehäuses für den Durchtritt der Flüssigkeit, mit einem Ende, das der Auslaßöffnung benachbart und zu dieser ausgerichtet ist, und einem entgegengesetzten Ende,

zwischen der äußeren und der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand angeordnete Mittel zum Abfiltern fester partikelartiger und flüssiger Verschmutzungsbestandteile aus der Flüssigkeit, welche sich axial innerhalb des

Gehäuses erstrecken und mit einem Ende der Auslaßöffnung und einem zweiten Ende dem entgegengesetzten Ende der inneren flussigkeitsdurchlässigen Wand benachbart sind,

Mitteln zum Ausüben einer vorbestimmten axialen Druckkraft auf die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand und/oder die Abfiltermittel sowie

eine dem zweiten Ende der Abfiltermittel benachbarte Ventileinrichtung zum normalerweise Absperren des zweiten Endes der Abfiltermittel gegenüber dem Durchtritt der Flüssigkeit, die mit einer Seite dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand und mit der anderen Seite dem Flüssigkeitsdruck außerhalb des Gehäuses ausgesetzt ist, dergestalt, daß beim Auftreten einer vorbestimmten Druckdifferenz an der Ventiieinrichtung diese das zweite Ende der Abfiltermittel freigibt und stattdessen die Auslaßöffnung des Gehäuses unter Verhinderung einer weiteren Flüssigkeitsströmung durch den Flüssigkeitsfilter absperrt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfiltern näher erläutert» Es zeigen:

1 ^: eine Seitenansicht einer ersten

Ausfüjrrungsform des erfindungsge mäßen Flüssigkeitsfilters,

^2s einen Längsschnitt durch den

Flüssigkeitsfilter nach Fig« I,

3s einen Querschnitt durch den

Filter nach Linie 3-3 in Fig. 1,

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Fig. 4: in größerem Maßstab einen Quer

schnitt durch einen Teil des Filtereinsatzes des Flüssigkeitsfilters nach Fig. 1-3 in einer abgeänderten Aus führungs form,

Fig. 5: teils in Seitenansicht und teils

im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters und

Fig. 6: in größerem Maßstab den mit 6 be

zeichneten kreisförmigen Ausschnitt aus Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 ist mit 1o ein Flüssigkeitsabscheider oder Flüssigkeitsfilter in seiner Gesamtheit bezeichnet. Der Flüssigkeitsfilter 1o hat ein Gehäuse 12 mit einer äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung 16. Die zu behandelnde Flüssigkeit strömt vom Äußeren des Flüssigkeitsfilters 1o in dessen Inneres durch die äußere flüssigkeitsdurchlässige Wand 14 und verläßt nach der Behandlung des Flüssigkeitsfilter 1o durch die Auslaßöffnung 16. Vorzugsweise ist das Gehäuse 12 zylindrisch ausgebildet, und die Auslaßöffnung 16 befindet sich an einem Ende davon. Die Wand 14 besteht vorzugsweise aus perforiertem Aluminiummaterial. Alternativ hierzu kann die Wand 14 auch aus Aluminiumblech mit einer Vielzahl von darin geformten oder gebohrten Löchern bestehen.

Wie am besten aus den Figuren 2 bis 4 erkennbar ist_t enthält der Flüssigkeitsfilter 1o ferner eine innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18, die ringförmig innerhalb des Gehäuses 12

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angeordnet ist. Die innere Wand 18 hat ein Ende 2o, welches der Auslaßöffnung 16 benachbart und zu dieser ausgerichtet ist. Die innere Wand 18 hat ferner ein entgegengesetztes Ende 22, welches dem anderen Ende des Gehäuses 12 benachbart, jedoch von diesem beabstandet ist. Die Innenwand 18 besteht vorzugsweise aus einer Schicht aus perforiertem Kunststoff oder alternativ perforiertem Aluminium oder Stahl, welche dem Gehäuse 12 die bauliche Steifigkeit verleiht, während sie dennoch den Durchtritt von Flüssigkeit gestattet.

Es verdient Beachtung, daß die bevorzugte Form des Flüssigkeitsfilters zylindrisch ist, weil dies eine durchgehende Wandung schafft, durch welche die Flüssigkeit hindurchtreten kann» Außerdem ist eine zylindrische Form vorzuziehen, weil sie aus sich heraus baulich steif ist. Wegen der zylindrischen Form des Gehäuses 12 sind auch die äußere Wand 14 und die innere Wand 18 zylindrisch und konzentrisch ineinander innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet. Dadurch bilden die innere und die äußere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18, zwischen sich einen Ringraum 24 innerhalb des Gehäuses

In den Ringraum 24 ist ein rohrförmiger Filtereinsatz 36 eingesetzt» Der Filtereinsatz 36 besteht aus mehreren Schichten. Die Schichten bestehen, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, im einzelnen aus einer ersten inneren Schicht 32, die sich in unmittelbarer gegenüberstehender Anlage zu einer zweiten Schicht, 3o befindet, die ihrerseits in gegenüberstehender unmittelbarer Anlage mit einer dritten Schicht 28 angeordnet ist, und schließlich einer vierten Schicht 26, die sich in gegenüberstehender unmittelbarer Anlage zur dritten Schicht 28 befindet. Die innere, erste Schicht 32 besteht aus einem Massensieb, wie es zu Abwasserzwecken verwendet wird. Das Massensieb ist vorzugsweise ein Drahtgeflecht oder alternativ ein Geflecht aus Glasfaser» Die zweite Schicht 3o ist eine Papierschicht,

die vorzugsweise gerade fein genug ist, um Medienwanderung und Bersten zu verhindern. Die dritte Schicht ist in der li^qe, flüssige Verschmutzungen zu absorbieren. In der Praxis ist ein geeignetes Material, aus dem die dritte Schicht 28 gebildet wird, ein absorbierendes Zellulosepolymer, wie es unter der Bezeichnung CLD-2 von der Buckeye Cellulose Corporation in Memphis, Tennessee, V.Ft.v.A. vertrieben wird, oder ein ähnliches Material. Schlußendlich ist die vierte oder äußere Schicht in der Lage, partikelartiges Material mit einer Korngröße unter 1μ aus der Flüssigkeit abzuscheiden. Beispielsweise hat sich als geeignetes Filtermaterial ein Glasfasermaterial mit Feintiefenmaterial als zweckmäßig erwiesen.

Der rohrförmige Filtereinsatz 36 hat dieselbe axiale Länge wie die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18, so daß der Filtereinsatz 36 ein erstes Ende 37 hat, welches der Auslaßöffnung 16 benachbart ist. Der Filtereinsatz 36 hat ferner ein zweites Ende 35, das dem engegengesetzten Ende 22 der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 18 benachbart ist. Vorzugsweise ist der rohrförmige Filtereinsatz 36 in der Form eines einfachen Hohlzylinders.

Eine erste Endkappe 34 mit einer zentralen Öffnung 76 sitzt auf dem zweiten Ende 35 des Filtereinsatzes 36 und dem entgegengesetzten Ende 22 der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 18. Die erste Endkappe 74 hat einen ersten Kragen 78, der in die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 eingreift, und einen zweiten Kragen 8o, der gegen die Innenseite der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 anliegt. Der erste und der zweite Kragen 78 bzw. 8o wirken als diametrale Abstandshalter, um die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 von der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 wegzuhalten. In ähnlicher Weise hat eine zweite Endkappe 87 eine zentrale Öffnung 84 und liegt

gegen das eine Ende 2a der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 18 und das erste Ende 37 des rohrförmigen Filtereinsatzes 36 an» Die zweite Endkappe 87 hat jedoch nur einen ersten Kragen 86, der in die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 eingreift. In Anlage gegen die zweite Endkappe 87 befindet sich eine dritte Endkappe 88 mit einem Kragen 9o, der gegen die Innenseite der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 anliegt und an dieser mittels einer umlaufenden Sicke 15 in der Wand 14 festgelegt ist, welche gegen das Ende des Kragens 9o der dritten Endkappe 88 anliegt. Weiterhin sind die dritte Endkappe 88 und die zweite Endkappe 87 mit dem Gehäuse 12 durch radiales Einrollen des Endes der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 oberhalb der dritten Endkappe 88, wie bei 15 gezeigt, verbunden. Die Endkappe 88 kann beispielsweise einen stutzenartigen Abschnitt 96 roit einer Q-Ring-Nut 98 und einem O~Ring 99 darin der AuslaßÖffnung 16 des Gehäuses 12 benachbart aufweisen. Der O-Ring 9 9 dichtet gegen eine {nicht gezeigte) Durchbrechung in dem Kraftstoffiltergehäuse (nicht gezeigt)<. Die zweite Endkappe 87 und der Kragen 86 bilden einen Ventilsitz für einen weiter unten beschriebenen Zweck. Ein Endverschlußglied 66 mit einer zentralen öffnung 68 darin ist mit dem einen Ende 11 der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 des Gehäuses 12 verbunden.

Zwischen dem einen Ende 11 des Gehäuses 12 und einem ringförmigen Dichtungsglied 7o ist innerhalb des Gehäuses 12 eine Flüssigkeitskammer 4o gebildet. Die Kammer 4o ist an ihrem einen Ende zur öffnung 68 im Endverschlußglied 66 offen, wodurch die Kammer 4o in Flüssigkeitsverbindung mit der Umgebung außerhalb des Gehäuses 12 steht=

Eine Ventileinrichtung 46 enthält eine Ventilaufnahme 48", die zwischen dem einen Ende der Flüssigkeitskammer 4o und dem ringförmigen Dichtungsgilied 7o angeordnet ist» Die

Ventilaufnahme 48 bildet eine Kugelbüchse 5o, die in der Hauptsache zu dem Inneren des rohrförmigen Filtereinsatzes 36 ausgerichtet ist. Weiterhin hat die Ventilaufnahme 48 wenigstens eine Flüssigkeitsöffnung 52 zur Herstellung einer Flüssigkeitsverbindung zwischen der Kammer 4o und dem Inneren des rohrförmigen Filtereinsatzes 36 über die Ventileinrichtung. Ein lösbares Ventilglied in Gestalt einer Kugel 54 ist in der Kugelbüchse 5o lösbar aufgenommen und dient zur Abdichtung der Flüssigkeitsöffnung 52. Die Kugel 54 ist in der Kugelbüchse 5o für die normalerweise vorgesehene Abdichtung oder Absperrung der Flüssigkeitsöffnung 52 mittels eines verformbaren Kugelhalteflansches 56 gehalten. Der Kugelhalteflansch 56 ist an der Ventilaufnahme 48 befestigt und erstreckt sich radial nach einwärts zur Kugelbüchse 5o an deren offener Stirnseite. Dadurch ist eine Seite der Ventileinrichtung 46 dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der Innenwand 18 und die andere Seite dem Flüssigkeitsdurck außerhalb des Gehäuses 12 über die Flüssigkeitskammer 4o ausgesetzt. Hierdurch wird, wenn an der Ventileinrichtung 46 ein vorbestimmter Druckabfall auftritt, der auf die Kugel 54 über die Flüssigkeitsöffnung 52 übertragene Differenzdruck eine Kraft auf die Kugel 54 ausüben, die größer ist, als die von dem Kugelrückhalteflansch 56 auf die Kugel 54 ausgeübte Kraft. Diese Kraft bewegt die Kugel 54 aus der Kugelbüchse 5o über den Kugelrückhalteflansch hinweg und treibt sie gegen den Ventilsitz 86, 87 zur Absperrung einer weiteren Ausströmung von Flüssigkeit aus dem Auslaß 16 des Gehäuses 12. Der Fachmann wird erkennen, daß der Durchmesser der Kugel 54 von solcher Größe ist, daß er durch das sie durch das Innere der inneren Wand 18 passieren kann, jedoch größer als der Durchmesser der öffnung 84, so daß sie sich nicht über den Ventilsitz 87 hinaus zu bewegen vermag.

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Auf die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 wird über das ringförmige Dichtungsglied 7o eine axiale Druckkraft mittels beispielsweise einer vorgespannten Schraubendruckfeder 58 ausgeübt, die in der Hauptsache koaxial zu dem rohrförmigen Filtereinsatz 36 angeordnet ist. Weiterhin ist die Schraubendruckfeder 58 in der Hauptsache konzentrisch zu der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 14 der Kammer 4o angeordnet. Die Schraubendruckfeder 58 befindet sich im Zustand axialer Verspannung zwischen dem Endverschlußglied 66 am einen Ende des Gehäuses 12 und einer Ringnut 6o, die am oberen Ende der Ventilaufnahme 58 ausgebildet ist. Diese Anordnung bringt das ringförmige Dichtungsglied 7o unter Druck zur Schaffung einer Abdichtung zwischen der Ventileinrichtung 46 und der ersten Endkappe 74. Dadurch überträgt die erste Endkappe 74 diese Druckkraft auf das zweite Ende des rohrförmigen Filtereinsatzes 36, Wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet, tritt der zu filternde flüssige Kraftstoff im wesentlich radial nach einwärts in das Gehäuse 12 durch die äußere flüssigkeitsdurchlässige Wand 12 ein. Als nächstes fließt der flüssige Kraftstoff in den Ringraum 24, durch die Schichten 26 - 32 des rohrförmigen Filtereinsatzes 36, d.h. durch die vierte oder äußere Schicht 26, durch die dritte Schicht 28, durch die zweite Schicht 3o und endlich durch die erste oder innere Schicht 32, und, während dies geschieht, werden sowohl flüssige als auch feste partikelartige Bestandteile aus dem flüssigen Kraftstoff abgeschieden. Der flüssige Kraftstoff, der nun sauber von partikelförmigen Verunreinigungen ist, wird vom Durchtritt aus dem Inneren der inneren Wand 18 in die Kammer 4o durch die Kugel 54 gehindert, die in der Kugelbüchse 5o aufgenommen ist. Gleichzeitig gelangt flüssiger Kraftstoff, der in die Kammer 4o durch die öffnung 68 im Endverschlußglied 66 eintritt, aus der Kammer 4o durch die äußere flüssigkeitsdurchlässige Wand 14,

Λ*

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da der Durchtritt in das Innere der inneren Wand 18 durch die Ventileinrichtung 46 versperrt ist und die ringförmige Dichtung 7o von der Schraubendruckfeder 88 zusammengedrückt wird.

Während der flüssige Kraftstoff durch die vierte oder äußere Schicht 26 hindurchtritt, werden partikelartige Verschmutzungsbestandteile vom Kraftstoff abgeschieden und sammeln sich an der Außenseite der vierten oder äußeren Schicht 26 an, bis deren Vermögen für eine wirksame Abscheidung der partikelartigen Verschmutzungen vermindert ist oder sie auf andere Weise mit abgeschiedenen partikelförmigen Bestandteilen blockiert werden. Als nächstes tritt der nun von partikelförmigen Verunreinigungen gereinigte flüssige Kraftstoff durch die dritte Schicht 28, welche flüssige Verunreinigungen wie Wasser absorbiert, während der flüssige Kraftstoff hindurchtritt. Dann tritt der nun festen und flüssigen Verunreinigungen befreite flüssige Kraftstoff durch die zweite Schicht 3o und die erste innere Schicht des rohrförmigen Filterelements 36 und schließlich durch die Innenwand 48 in das Innere derselben. Die zweite Schicht 3o verhindert Medienwanderung, während die erste innere Schicht 32 eine strukturelle Abstützung für die zweite, dritte und vierte Schicht bildet. Der nun saubere Kraftstoff tritt aus dem Flüssigkeitsfilter 1o durch die Auslaßöffnung 16 aus, um zu einem (nicht gezeigten) Kraftstoffverbraucher wie einer Brennkraftmaschine oder einem Kraftstoffvorratsbehälter wie einem Tank weitergeleitet zu werden.

Wie bereits erwähnt, sammeln sich die vom Kraftstoff abgeschiedenen partikelartigen Verschmutzungsbestandteile ggf. an der Außenseite der äußeren Schicht 26 an. In ähnlicher Weise wird von der dritten Schicht 28 des rohrförmigen Filtereinsatzes 36 abgeschiedenes Wasser eventuell verursachen, daß das Filterelement 36 in einem Grade anschwillt,

in welchem das Vermögen, weitere Mengen von Wasser zu absorbieren, nachteilig beeinflußt wird und dadurch eine weitere Strömung von flüssigem Kraftstoff durch den rohrförmigen Filtereinsatz eingeschränkt wird. Wenn ein solcher Zustand auftritt, wird der Kraftstoffdruck im Inneren der Kammer den Kraftstoffdruck im Inneren der inneren Wand 18 übersteigen. Dadurch wird, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz des Kraftstoffs zwischen der Außenseite des Gehäuses 12 und dem Inneren der inneren Wand 18 erreicht ist, die Ventilkugel 54 aus der Kugelbüchse 5o herausgestoßen und gegen den Ventilsitz 87 getrieben werden. Dies blockiert den Kraftstofffluß durch die Auslaßöffnung 16, wodurch die . weitere Strömung von Kraftstoff durch die Auslaßöffnung 16 abgeschaltet wird. Wenn dieser Punkt erreicht ist, wird die blockierte Kraftstoffüberwachungseinrichtung zusammen mit dem Filter entfernt und durch eine andere frische Kraftstoffüberwachungseinrichtung ersetzt. Die Ventileinrichtung 46 wird also die Ausiaßöffnung 16 unter Abschaltung des Kraftstoffflusses durch den Filter schließen, wenn der Druckabfall am Filtereinsatz 36 einen vorbestimmten Wert erreicht, gleichgültig, ob dieser vorbestimmte Druckabfall das Ergebnis einer reinen Wasserabsorption oder einen reinen Partikelverschmutzung oder einer Kombination dieser beiden unerwünschten Verunreinigungsarten ist. Zusätzlich sorgt die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 für eine weitere konstruktive Versteifung des rohrförmigen Filtereinsatzes 36, so daß, wenn der rohrförmige Filtereinsatz 36 verschmutzt wird und der Druckabfall am rohrförmigen Filtereinsatz ansteigt, die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 ein vorzeitiges Zusammenbrechen oder örtliches Ausfallen des Filtereinsatzes 36 verhindert, bevor die vorbestimmte Druckdifferenz überschritten ist.

In Fig„ 4 ist eine erste alternative Ausführungsform des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Flüssigkeitsfilters darge-

stellt, wobei gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, mit der Ausnahme, daß das rohrförmige Filterelement plissiert ausgebildet ist. Die dabei gebildeten Falten schaffen eine vergrößerte Oberfläche darauf zur Trennung des Wassers vom Kraftstoff und zum Ansammeln aus dem Kraftstoff abgeschiedener Verunreinigungen. Diese vergrößerte Oberfläche steigert die Lebensdauer des Flüssigkeitsfilters 1o.

Eine zweite alternative Ausgestaltungsform ist in den Figuren 5 und 6 gezeigt, worin der rohrförmige Filtereinsatz 236 aus einer Vielzahl von scheibenförmigen Elementen in abwechselnder Stirnflächenberührung mit dazwischen in Sandwich-Art gepackten Scheiben aus absorbierenden Papier besteht. Die Scheibenelemente sind derart angeordnet, daß der Flüssigkeitsstrom durch den Filtereinsatz 26 radial durch die Zwischenräume zwischen den Scheiben und dem absorbierenden Papier verläuft. Der rohrförmige Filtereinsatz hat jeweils eine Scheibe 228 aus einem bereits oben in zur ersten Ausgestaltungsform beschriebenen absorbierenden Zellulosepolymer in abwechselnder Anordnung mit einer Scheibe aus absorbierendem Papier 23o.

Jede Zellulosescheibe 228 und jede Papierscheibe 23o ist vorzugsweise in wechselnder Folge angeordnet, d.h. eine jede Zellulosescheibe 228 befindet sich in stirnseitiger Berührung mit jeweils einer Papierscheibe 23o. Dadurch bilden die Scheiben 228, 23o einen rohrförmigen Filtereinsatz 2 36.

Der rohrförmige Filtereinsatz 236 wird in das Gehäuse 212 der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand 214 benachbart eingesetzt. Bei dieser Ausführ'ungsform ist die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand 18 des ersten Ausführungsbeispiels aus dem Flüssigkeitsfilter weggelassen.

Q.A

Auf die Ventileinrichtung 46 wird mittels einer Schraubendruckfeder 58 eine kalibrierte axiale Druckkraft ausgeübt, die dadurch auf den rohrförmigen Filtereinsatz 236 übertragen wird. Da jedoch der rohrförmige Filtereinsatz 236 Wasser absorbiert, dehnt er sich axial gegen die Kraft aus, die von der Feder 58 ausgeübt wird. Wahlweise ist die innere Mantelfläche des rohrförmigen Filtereinsatzes 236 mit einer Epoxyharzlösung unter Anwendung eines Verfahrens überzogen, wie es in der US-PS 3 117 925 bekannt ist. Der auf die Scheiben aufgetragene Harzüberzug verhindert eine Medienwanderung in bestimmten Anwendungsfällen.

Wie durch die Pfeile in Fig. 5 angedeutet, tritt der zu filternde Kraftstoff im wesentlichen radial in das Gehäuse 212 durch die flüssigkeitsdurchlässige Wand 214 und in den Raum zwischen dieser Wand und dem rohrförmigen Filtereinsatz 236 ein. Weiterhin gelangt der flüssige Kraftstoff durch die äußere Wand 14 in die Kammer 4o. Gleichzeitig strömt auch flüssiger Kraftstoff durch die öffnung 6 3 in die Kammer 4o. Der flüssige Kraftstoff in der Kammer 4o wird am Herausfließen aus der Kammer 4o durch die öffnungen 52 von der Kugel 54 gehindert, die ihren Sitz in der Kugelbüchse 5o hat. Der flüssige Kraftstoff strömt nun radial aus der Kammer zwischen dem rohrförmigen Filtereinsatz 2 36 und der äußeren Wand 214 durch die Wandungen des rohrförmigen Filtereinsatzes 236 hindurch. Der rohrförmige Filtereinsatz 2 36 wird dabei flüssige Verunreinigungen wie Wasser im Kraftstoff absorbieren, wenn dieser durch Wandungen des rohrförmigen Filtereinsatzes radial in das Innere des rohrförmigen Filtereinsatzes strömt. Der nun saubere Kraftstoff fließt aus der Verschrnutzungsüberwachungseinrichtung durch die Auslaßöffnung 16 zur Weiterleitung zu einem Kraftstoffverbraucher (nicht dargestellt) wie einer Brennkraftmaschine oder einem Brennstoffvorratsbehälter wie einem Tank.

Aus dem Kraftstoff abgeschiedene partikelartige Verschmutzungsbestandteile werden sich eventuell am äußeren Umfang des rohrförmigen Filtereinsatzes 236 ablagern und die Strömung durch den Filtereinsatz 236 behindern. In gleicher Weise wird vom rohrförmigen Filtereinsatz 236 abgeschiedenes Wasser ggf. bewirken, daß dieser in einem Ausmaß anschwill, in welchem das Absorptionsvermögen für weitere Wassermengen nachteilig beeinflußt wird und eine weitere Kraftstoffströmung durch den rohrförmigen Filtereinsatz behindert wird. Wenn dieser Zustand auftritt, wird der Kraftstoffdruck im Inneren der Kammer 4o den Kraftstoffdruck innerhalb des rohrförmigen Filtereinsatzes 236 übersteigen, und wenn eine vorbestimmte Kraftstoffdruckdifferenz erreicht ist,wird die Ventilkugel 54 aus der Kugelbüchse herausgedrückt und gegen den Ventilsitz 86 getrieben werden, wodurch sie die Auslaßöffnung 16 blockiert und den weiteren Kraftstofffluß durch den Filtereinsatz abschaltet. An dieser Stelle wird die blockierte Kraftstoffverschmutzungsüberwachungseinrichtung entfernt und durch eine andere frische KraftstoffVerschmutzungsüberwachungeinrichtung ersetzt.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

\ 1.J Flüssigkeitsfilter mit Einrichtung zum überwachen der ^-*S Verschmutzung durch die hindurchströmende Flüssigkeit, gekennzeichnet durch

ein Gehäuse (12) mit einer äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand (14) für den Eintritt der Flüssigkeit und einer Auslaßöffnung (16) für den Austritt der Flüssigkeit,

eine innere flüssigkeitsdurchlässige Wand (18) innerhalb des Gehäuses (12) für den Durchtritt der Flüssigkeit, mir einem Ende (2o), das der Auslaßöffnung (16) benachbart und zu dieser ausgerichtet ist, und einem entgegengesetzten Ende (22),

zwischen der äußeren und der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand angeordnete Mittel (36) zum Abfiltern fester partikelartiger und flüssiger Verschmutzungsbestandteile aus der Flüssigkeit, welche sich axial innerhalb des Gehäuses (12) erstrecken und mit einem Ende (37) der Auslaßöffnung (16) und einem zweiten Ende (35) dem entgegengesetzten Ende (22) der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand (18) benachbart sind,

Mitteln (58) zum Ausüben einer vorbestimmten axialen Druckkraft auf die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand (18) und/oder die Abfiltermittel (36) sowie

eine dem zweiten Ende (35) der Abfiltermittel (36) benachbarte Ventileinrichtung (46) zum normalerweise Absperren des zweiten Endes (35) der Abfiltermittel (36) gegenüber dem Durchtritt der Flüssigkeit, die mit einer Seite dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand (18) und mit der anderen Seite

dem Flüssigkeitsdruck außerhalb des Gehäuses (12) ausgesetzt ist, dercjestalt, daß beim Auftreten einer vorbestimmten Druckdifferenz an der Ventileinrichtung (48, 54) diese das zweite Ende (35) der Abfiltermittel (36) freigibt und stattdessen die Auslaßöffnung (16) des Gehäuses (12) unter Verhinderung einer weiteren Flüssigkeitsströmung durch den Flüssigkeitsfilter (1o) absperrt.
2. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die Abfiltermittel von einem rohrförmigen Filtereinsatz (36) gebildet sind, der aus mehreren aneinander anliegenden Filterschichten (26-32) besteht.
3. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die äußere und die innere flüssigkeitsdurchlässige Wand (14, 18) die Gestalt konzentrischer Hohlzylinder mit einem dazwischen gebildeten Ringraum (24) aufweisen, in welchem der Filtereinsatz (36) aufgenommen ist.
4. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (36) eine Vielzahl sich axial erstreckender Falten aufweist.
5. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschichten bestehen aus:

einer inneren, der inneren flüssigkeitsdurchlässigen Wand (18) benachbarten, aber von dieser beabstandeten ersten Schicht (32),,

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einer an der ersten Schicht (32) eng anliegenden zweiten Schicht,

einer an der zweiten Schicht (3o) eng anliegenden dritten Schicht (28) und

einer äußeren, der äußeren flüssigkeitsdurchlässigen Wand (18) benachbarten, aber von dieser beabstandeten vierten Schicht (26), welche an der dritten Schicht (28) eng anliegt.
6. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, daß die äußere Schicht (26) des Filtereinsatzes (36) aus einem Glasfasergitter besteht,
7. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch . gekennzeichnet, daß die dritte Schicht (28) des Filtereinsatzes (36) aus einem Material mit extrem hoher Saugkraft zur Absorption von flüssigen Verunreinigungsbestandteilen besteht.
8. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 5 bis I₁ d a durch gekennzeichnet, daß die zweite ■ Schicht (3o) des Filtereinsatzes (36) aus Papiermaterial besteht.
9. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (32) des Filtereinsatzes (36) aus einem Glasfasergitter besteht.
1o. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (32) des Filtereinsatzes (36) aus einem Drahtgeflecht besteht.
11- Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (236) aus einer Vielzahl axial übereinandergeschichteter Ringscheiben (228, 23o) aus Filtermaterial besteht.
12. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß die Ringscheiben (228, 23o) abwechselnd aus einem absorptionsfähigen Zellulosepolymer und Papier bestehen.
13. Flüssigkeitsfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung aus einer Ventilaufnahme (48, 56) und einem in dieser in Schließstellung aufgenommenen Ventilglied (54) besteht, welches beim Erreichen der bestimmten Druckdifferenz aus der Ventilaufnahme (48, 56) lösbar und in eine Abdichtstellung vor der Auslaßöffnung (16) bewegbar is to
14. Flüssigkeitsfilter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (54) eine Kugel ist und die Ventilaufnahme (48, 56) an seiner einen Öffnung einen nachgiebigen Flanschring (56) aufweist, welcher die Ventilkugel in der Schließstellung dichtend absenkt und beim Erreichen der bestimmten Druckdifferenz die Ventilkugel zur selbsttätigen Bewegung vor die Auslaßöffnung (16) freigibt.
15. Flüssigkeitsfilter nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausübungsmittel von einer zwischen der Ventilaufnahme (48, 56) und dem Gehäuse (12) eingespannten Druckfeder (58) gebildet sind.