DE3724410C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizbaren
Kraftstoff-Filter, insbesondere für Dieselkraftstoffe,
mit einem aus wenigstens zwei lösbar dichtend miteinander
verbundenen Gehäuseteilen bestehenden Filtergehäuse mit
einem Kraftstoffeinlaß und einem Kraftstoffauslaß, mit
einem im Filtergehäuse zwischen Einlaß und Auslaß ange
ordneten Filtereinsatz und mit wenigstens einem elek
trisch betreibbaren Heizelement.
Ein erster Kraftstoff-Filter der genannten Art ist aus
der US-PS 43 87 691 bekannt. Bei diesem Filter strömt der
Kraftstoff vor dem Durchtritt durch den Filtereinsatz
durch eine gelochte Platte, welche von einem durch Feder
kraft angedrückten Heizwiderstand erhitzbar ist. Nachtei
lig ist bei diesem Filter, daß die Wärmeübertragung an
den Kraftstoff wenig effektiv ist und daß der Filter
höchst kompliziert aus einer Vielzahl von Einzelteilen
zusammengesetzt ist.
Ein zweiter Kraftstoff-Filter der eingangs genannten Art
ist aus der DE-OS 35 38 282 bekannt. Bei diesem Filter
ist ein Heizwiderstand in wärmeleitendem Kontakt zum
Filtereinsatz an diesem angeordnet, um das den Filterein
satz bildende Material, hier ein Drahtgewebe, zu erhit
zen. Dieser Filter ist zwar wesentlich einfacher aufge
baut, es hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt,
daß die an den Kraftstoff übertragbare Wärmemenge im Fall
von sehr niedrigen Kraftstofftemperaturen nicht ausrei
chend hoch ist.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Kraftstoff-Filter
der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufge
führten Nachteile vermeidet und der insbesondere einfach
aufgebaut ist und einen hohen Wirkungsgrad bei der Wär
meübertragung auf den Kraftstoff aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch
einen Kraftstoff-Filter der eingangs genannten Art, wel
cher dadurch gekennzeichnet ist, daß der eine Gehäuseteil
einen Heizkörper mit einem durch diesen mäandrierend
verlaufenden Kraftstoffkanal und mit wenigstens einem in
wärmeleitender Verbindung auf bzw. in den Körper auf-
bzw. eingesetzten Heizwiderstand darstellt.
Bei dem Kraftstoff-Filter gemäß Erfindung wird der Kraft
stoff innerhalb des mäandrierend verlaufenden und damit
relativ langen Kanals effektiv erwärmt, da zum einen die
Verweildauer des Kraftstoffes im Heizkörper relativ lang
ist und da zum anderen die die Wärme an den Kraftstoff
übertragende Oberfläche des Heizkörpers groß ist. Die
Wärmeabgabe an den Kraftstoff erfolgt sowohl über den
Heizwiderstand selbst als auch über den von dem Heiz
widerstand erwärmten Heizkörper mit seiner vielfach
größeren Oberfläche.
Um eine möglichst platzsparende Integration des Heizkör
pers in den Kraftstoff-Filter zu ermöglichen, ist vorge
sehen, daß der Filtereinsatz als zylindrischer oder ke
gelstumpfförmiger Topf ausgebildet ist und daß der Heiz
körper eine im wesentlichen zylindrische oder kegel
stumpfförmige Außenform aufweist und unter Freilassung
eines Ringraumes in den Filtereinsatz hineinragt. Der
Heizkörper kann damit in einem ansonsten nicht genutzten
Raum des Filters untergebracht werden, wodurch das Bauvolu
men klein gehalten wird.
Weiter ist vorgesehen, daß der Kraftstoffkanal ein fla
ches Querschnittprofil aufweist. Durch diese Formgebung
wird eine große Wärmeübertragungsfläche geschaffen und es
wird zugleich für kurze Wärmeleitungswege innerhalb des
Kraftstoffes gesorgt, was zu dessen effektiver Erwärmung
beiträgt.
Eine bevorzugte Ausführung des Filters sieht vor, daß der
flache Kraftstoffkanal an sich zur Mantelfläche des Heiz
körpers hin offen ist und ersten von einer aufgesetzten
bzw. aufgeschobenen Abdeckhülse zum eigentlichen Kraft
stoffkanal ausgebildet wird. Hierdurch wird eine sehr
einfache Gestaltung und damit kostengünstige Herstellbar
keit des Heizkörpers erreicht. Die Abdeckhülse stellt
ebenfalls ein sehr einfaches Bauteil dar, das zudem mit
einer gewissen Toleranz auf den Heizkörper angeordnet
sein kann, da eine völlige Dichtigkeit hier nicht erfor
derlich ist. Dabei ist es beliebig, ob der Kraftstoffka
nal in Längsrichtung oder in Querrichtung des Heizkörpers
mäandrierend verläuft. Um auch die Abdeckhülse an der
Wärmeübertragung zu beteiligen, ist diese zweckmäßig
ebenfalls aus Metall gefertigt.
Um den Wärmeaustausch zwischen Heizkörper und Kraftstoff
noch zu intensivieren, sind zweckmäßig auf der Breitseite
des Krafstoffkanals vorragende, quer zur Strömungs
richtung des Kraftstoffes verlaufende Verwirbelungsrippen
angeordnet. Diese sorgen für eine turbulente Strömung des
Kraftstoffes innerhalb des Kraftstoffkanals und damit für
eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Kraftstoff.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im
folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die
Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:
Fig. 1 einen Kraftstoff-Filter im Längsschnitt,
Fig. 2 den Filter aus Fig. 1 im Querschnitt entlang der
Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 den oberen Teil des Filtergehäuses mit Heizkörper
als Teil des Filters nach den Fig. 1 und 2 in
Ansicht.
Wie aus der Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, be
steht das dargestellte Ausführungsbeispiel des Kraft
stoff-Filters 1 im wesentlichen aus vier Teilen, nämlich
einem becherförmigen unteren Gehäuseteil 2, einem diesen
nach oben hin abschließenden Gehäuseteil 3, einem im
Inneren 10 des Filters 1 angeordneten topfförmigen Fil
tereinsatz 6 und einem mit dem Gehäuseteil 3 einstückigen
Heizkörper 4, welcher in den Filtereinsatz 6 hineinragt.
Der im dargestellten Ausführungsbeispiel obere Gehäuse
teil 3 weist einen Kraftstoffeinlaß 31′ in Form eines
axial verlaufenden Zulaufstutzens 31 auf; der untere
Gehäuseteil 2 weist einen ebenfalls axial verlaufenden
Kraftstoffauslaß 21′ in Form eines Anschlußstutzens 21
auf. Zwischen Anschlußstutzen 21 bzw. 31 und dem zugehö
rigen Gehäuseteil 2 bzw. 3 ist jeweils ein verdickter
Übergang angeordnet, an welchem Schlüsselflächen 25 bzw.
35 zum Aufsetzen jeweils eines Schraubenschlüssels ausge
bildet sind.
Die Verbindung der beiden Gehäuseteile 2 und 3 erfolgt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Filters 1
durch Verschrauben, wozu der Gehäuseteil 2 an seinem
oberen Rand 22 ein Innengewinde 23 und der Gehäuseteil 3
in seinem äußeren Randbereich 32 ein Außengewinde 33
aufweisen. Ein Dichtring 34 zwischen den Gehäuseteilen 2
und 3 sorgt für eine Abdichtung der beiden Teile gegen
einander im verschraubten Zustand. Zwischen dem Gehäuse
teil 2 und dem Gehäuseteil 3 ist ein umlaufender Klemm
spalt 26 vorgesehen, in welchen ein nach außen in radia
ler Richtung vorragender Kragen 61 des topfförmigen Fil
tereinsatzes 6 eingeklemmt ist.
Der mit dem Gehäuseteil 3 einstückig ausgeführte Heizkör
per 4 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
längliche, zylindrische Grundform, wobei dessen Durch
messer und Länge so bemessen sind, daß zwischen dem Heiz
körper 4 und dem Filtereinsatz 6 ein freier Ringraum 11
verbleibt. Durch den Heizkörper 4 verläuft in dessen
Längsrichtung mäandrierend ein Kraftstoffkanal 41. Der
Anfang 43 dieses Kraftstoffkanals 41 liegt im oberen
Stirnbereich 45 des Heizkörpers 4 und steht in Strö
mungsverbindung mit dem Einlaß 31′ im Gehäuseteil 3. Das
Ende 42 des Kanals 41 liegt an der unteren Stirnseite 44
des Heizkörpers 4 und mündet in den Raum 11 zwischen
Heizkörper 4 und Filtereinsatz 6. Wie anhand der Fig. 2
noch näher erläutert werden wird, ist der Kraftstoffkanal
relativ schmal und hoch ausgebildet, wobei er an seinen
Schmalseiten jeweils bis zum Umfang 40 des Heizkörpers 4
reicht. Die an sich damit offenen Schmalseiten des Kraft
stoffkanals 41 sind durch eine auf den Außenumfang 40 des
Heizkörpers 4 aufgesetzte Abdeckhülse 5 abgedeckt. Hier
durch ergibt sich ein im wesentlichen geschlossener Kanal
41, wobei eine absolute Dichtigkeit zwischen dem Heizkör
per 4 und der Abdeckhülse 5 nicht erforderlich ist.
Im Inneren des Heizkörpers 4 sind bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel zwei Heizwiderstände 46 angeordnet,
die jeweils die Form einer flachen Scheibe besitzen. Die
Heizwiderstände 46 weisen mit ihrer einen Flachseite zum
Kraftstoffkanal 41 und sind mit ihrer anderen Flachseite
teilweise in das Material des Heizkörpers 4 versenkt.
Hierdurch wird eine gute Wärmeabgabe sowohl an den durch
den Kanal 41 strömenden Kraftstoff als auch an das den
Heizkörper 4 bildende Material, vorzugsweise Aluminium
oder eine Aluminiumlegierung, erreicht. Die Versorgung
der Heizwiderstände 46 mit elektrischer Energie erfolgt
über ein Zuleitungskabel 47, das über eine Kabeldichtung
47′ dichtend durch den Gehäuseteil 3 in den Kanal 41 und
zu den Heizwiderständen 46 geführt ist. Da der Gehäuse
teil 3 und der Heizkörper 4 einstückig aus Metall beste
hen, kann der eine Pol der elektrischen Versorgung,
vorzugsweise Masse, auch an den Gehäuseteil 3 gelegt
sein.
Schließlich besitzt der Heizkörper 4 noch eine Anzahl von
in den Kraftstoffkanal 41 vorspringenden, quer zur Strö
mungsrichtung des Kraftstoffes verlaufenden Verwirbe
lungsrippen 48, die für eine gleichmäßige Temperaturver
teilung innerhalb des durchströmenden Kraftstoffes sor
gen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Kraftstoff-
Filters 1 strömt der Kraftstoff K von oben her durch den
Einlaß 31′, z. B. eine Bohrung, zum Anfang 43 des Kraft
stoffkanals 41. Von dort strömt der Kraftstoff unter
Verwirbelung durch die Rippen 48 durch den Kraftstoff
kanal 41 weiter. Auf diesem Weg erwärmt er sich zum einen
an den Heizwiderständen 46. Zum anderen erwärmt er sich
auch an den den Kraftstoffkanal 41 begrenzenden Oberflächen
des von den Heizwiderständen 46 erwärmten Heizkörpers 4.
Der erwärmte Kraftstoff verläßt schließlich den Kraft
stoffkanal 41 an dessen Ende 42 im Bereich der unteren
Stirnseite 44 des Heizkörpers 4. Der Kraftstoff tritt
dort in den Raum 11 zwischen Heizkörper 4 und Filterein
satz 6 ein, um von dort unter Durchströmen des Filterein
satzes 6 in den Raum 10 des Filters 1 zu gelangen. Von
dort strömt der Kraftstoff schließlich erwärmt und gefil
tert durch den Auslaß 21′ nach unten hin ab.
Wie die Fig. 1 deutlich zeigt, ist der von dem Kraft
stoff K innerhalb des Heizkörpers 4 zurückgelegte Weg
relativ lang, so daß eine effektive Erwärmung des Kraft
stoffes K auf seinem Weg durch den Heizkörper 4 gewähr
leistet ist.
Die bereits erwähnte Fig. 2 zeigt den Kraftstoff-Filter
1 aus Fig. 1 im Querschnitt entlang der dort eingezeich
neten Schnittlinie II-II. Im Zentrum der Fig. 2 ist
zunächst der Heizkörper 4 erkennbar, durch welchen der
Kanal 41 für den zu erwärmenden Kraftstoff läuft. Wie die
Fig. 2 deutlich zeigt, ist der Kanal 41 bzw. sind dessen
sichtbare Teilabschnitte im Querschnitt relativ schmal
und hoch, wodurch sich eine große Wärmeübertragungsfläche
und kurze Wärmeleitungswege ergeben. Der Kanal 41 endet
an seinen oberen Schmalseiten 49 bzw. unteren Schmalsei
ten 49′ jeweils offen am Außenumfang 40 des Heizkörpers
4. Durch die auf den Außenumfang 40 des Heizkörpers 4
aufgesetzte Abdeckhülse 5 sind die Abschnitte des Kanals
41 an ihren Schmalseiten 49 und 49′ verschlossen. Weiter
nach außen schließt sich an die Abdeckhülse 5 der Ring
raum 11 an, der nach außen hin durch den Filtereinsatz 6
begrenzt ist. Außen um den Filtereinsatz 6 herum er
streckt sind der Filterraum 10, in welchem sich der
erwärmte und gefilterte Kraftstoff vor seinem Abströmen
aus dem Filter sammelt. Der Raum 10 ist nach außen durch
die den unteren Gehäuseteil 2 bildende Wandung begrenzt.
Im Hintergrund ist schließlich noch ganz außen der
vorspringende obere Randbereich 22 des Gehäuseteils 2
erkennbar.
Im Heizkörper 4 sind schließlich noch die beiden Heiz
widerstände 46 sowie einige der in den Kanal 41 vorsprin
genden Verwirbelungsrippen 48 erkennbar.
Fig. 3 der Zeichnung schließlich zeigt den Gehäuseteil 3
mit Heizkörper 4 als Teil des Filters in Ansicht. Im
oberen Teil der Fig. 3 ist zunächst der Anschlußstutzen
31 für den Kraftstoffeinlaß 31′ erkennbar. In dessen
unterem Teil ist der verdickte Übergang mit der Schlüs
selfläche 35 erkennbar. Hieran schließt sich nach unten
wiederum der plattenförmige Abschlußteil 30 des Gehäuse
teils 3 an, der an seinem äußeren Randbereich 32 das
Außengewinde 33 aufweist.
Nach unten setzt sich der Gehäuseteil 3 einstückig in den
Heizkörper 4 fort, durch welchen der Kraftstoffkanal 41
in Längsrichtung des Körpers 4 mäandrierend verläuft. Wie
aus der Fig. 3 weiter ersichtlich ist, besitzt der Heiz
körper 4 eine im wesentlichen zylindrische Form, mit
einem zylindrischen Außenumfang 40 und mit zwei Stirnsei
ten 44 und 45. Im Stirnbereich 45 ist der Beginn 43 des
Kraftstoffkanals 41 erkennbar, der mit dem Einlaß 31′ in
Strömungsverbindung steht. Der Endpunkt 42 des Kanals 41
ist wieder am unteren Stirnbereich 44 des Heizkörpers 4
erkennbar. Innerhalb des Kanals 41 sind schließlich
wieder die vorspringenden Rippen 48 sowie die beiden
Heizwiderstände 46 erkennbar.
Wie besonders deutlich die Fig. 3 zeigt, bietet es keine
Schwierigkeiten, den Gehäuseteil 3 mit dem Heizkörper 4
einstückig im Druckgußverfahren herzustellen, da eine
Entformbarkeit gewährleistet ist. Dabei können zur Er
reichung einer höheren mechanischen Stabilität des Heiz
körpers 4 innerhalb des Kraftstoffkanals 41 an geeigneten
Stellen den Kanal 41 durchsetzende Materialbrücken ange
ordnet sein, die ebenfalls bei der Herstellung bereits
vorgesehen werden können. Außerdem kann der Kanal 41 für
den zu erwärmenden Kraftstoff in dem Heizkörper 4 auch in
dessen Querrichtung mäandrierend verlaufen, ohne daß sich
an der Funktion und Wirksamkeit des Filters 1 etwas
ändert. Auch kann die räumliche Lage des Filters 1 belie
big gewählt werden, da diese keinen Einfluß auf die
Funktion hat.
Claims (6)
1. Elektrisch beheizbarer Kraftstoff-Filter, insbesondere
für Dieselkraftstoffe, mit einem aus wenigstens zwei
lösbar dichtend miteinander verbundenen Gehäuseteilen
bestehenden Filtergehäuse mit einem Kraftstoffeinlaß
und einem Kraftstoffauslaß, mit einem im Filtergehäuse
zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Filtereinsatz
und mit wenigstens einem elektrisch betreibbaren Heiz
element,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Gehäuseteil (3)
einen Heizkörper (4) mit einem durch diesen mäandrie
rend verlaufenden Kraftstoffkanal (41) und mit wenig
stens einem in wärmeleitender Verbindung auf bzw. in
den Körper (4) auf- bzw. eingesetzten Heizwiderstand
(46) aufweist.
2. Kraftstoff-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Filtereinsatz (6) als zylindrischer
oder kegelstumpfförmiger Topf ausgebildet ist und daß
der Heizkörper (4) eine im wesentlichen zylindrische
oder kegelstumpfförmige Außenform aufweist und unter
Freilassung eines Ringraumes (11) in den Filtereinsatz
(6) hineinragt.
3. Kraftstoff-Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kraftstoffkanal (41) ein flaches
Querschnittsprofil aufweist.
4. Kraftstoff-Filter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der flache Kraftstoffkanal (41) an
sich zur Mantelfläche des Heizkörpers (4) hin offen
ist und erst von einer aufgesetzten bzw. aufgeschobe
nen Abdeckhülse (5) zum eigentlichen Kraftstoffkanal
(41) ausgebildet wird.
5. Kraftstoff-Filter nach den Ansprüchen 1 bis 4,
gekennzeichnet durch auf der Breitseite des Kraftstoffkanals
(41) vorragende, quer zur Strömungsrichtung des Kraft
stoffes verlaufende Verwirbelungsnoppen (48).
6. Kraftstoff-Filter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest der den Heizkörper (4)
aufweisende Gehäuseteil (3) einstückig im Druckgußver
fahren aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung
hergestellt ist.
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Family Applications (1)
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- 1987-07-23 DE DE19873724410 patent/DE3724410A1/de active Granted
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