DE4320384A1

DE4320384A1 - Aktivkohlefilter zur Kraftstofftankentlüftung

Info

Publication number: DE4320384A1
Application number: DE4320384A
Authority: DE
Inventors: Heinz Andres; Karl-Ernst Hummel; Arthur Klotz; Thomas Schermuly
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-12-22
Also published as: EP0631043B1; CA2125592A1; SI9400243A; PL173386B1; CZ286783B6; JP2846241B2; DE59404069D1; JPH0771337A; CZ94894A3; CN1035208C; CN1098369A; ES2109532T3; ZA944036B; CA2125592C; ATE158381T1; BR9401783A; US5501723A; PL303886A1; EP0631043A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktivkohlefilter zur Kraftstofftankentlüftung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Aktivkohlefilter sind aus der Praxis bekannt. Diese weisen in der Regel ein Aktivkohlepaket in einem Gehäuse aus Kunststoff auf, wobei das Gehäuse leitungsmäßig über Stutzen mit dem Kraftstofftank, mit dem Saugrohr eines Verbrennungsmotors sowie mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Aus der DE-PS 24 07 128 ist eine ähnlich aufgebaute Adsorptionsanlage bekannt, bei der das, das absorbierende Material aufnehmende Volumen des Gehäuses durch eine Trennwand in zwei Bereiche aufgeteilt ist.

Es ist ferner aus der DE-OS 41 24 653 ein Aktivkohlefilter bekannt, welches aus einem ovalen Gehäuse besteht in dem eine Trennwand angeordnet ist und bei dem das Aktivkohlepaket durch Druckfedern vorgespannt ist, um ein Aufrütteln der Aktivkohle und damit eine eventuelle Störung zu verhindern.

Bei dem bekannten Aktivkohlefilter ist ein aus Kunststoff bestehendes Innengehäuse mit einem kraftstoffdampfundurchlässigen Außengehäuse umgeben. Dieses Filter ist sehr aufwendig, da das Außengehäuse die Anschlußstutzen nicht aufnehmen kann und damit ein zusätzlicher Deckel angebracht werden muß. Außerdem muß das Außengehäuse abdichtend über das Innengehäuse gestülpt werden, damit das kraftstoffdampfdurchlässige Innengehäuse keine schädlichen Gase in die Umgebung abgeben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Aktivkohlefilter zu schaffen, das wesentlich einfacher in der Herstellung ist und eine hohe Wirksamkeit bezüglich des Abscheidegrades aufweist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Anordnung von wenigstens zwei sich kreuzenden Trennwänden, mindestens vier Filterkammern geschaffen werden, die von den Kraftstoffdämpfen nacheinander durchströmt werden und damit eine wesentliche Verbesserung der Adsorption des Kraftstoffdampfes erzielt wird. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, weitere Wände einzubauen wodurch die Anzahl der Filterkammern sich natürlich beliebig erhöhen läßt. Es hat sich gezeigt, daß gerade diese Anordnung bei Filtern, die eine flache Bauweise aufweisen und im wesentlichen horizontal eingebaut werden, erhebliche Vorteile bringt. So sind bei diesem Filter keine Federn zur Vorspannung des Aktivkohlepakets erforderlich, da ein Bypaß bzw. Kurzschluß, der durch das Absetzen der Aktivkohle verursacht wird, nicht möglich ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Trennwände so zu gestalten, daß die Kraftstoffdämpfe sämtliche Kammern nacheinander zwangsgeführt durchströmen. Aufgrund des relativ großen Durchtrittsquerschnittes einer jeweiligen Kammer wird eine langsame Strömungsgeschwindigkeit erzielt und damit eine hohe Adsorption gewährleistet.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Abtrennung zwischen der ersten und der letzten Kammer, das heißt zwischen der Eintrittskammer und der Austrittskammer, vollkommen abzudichten, so daß ein Gasaustausch zwischen diesen beiden Kammern unter jeder Betriebsbedingung nicht möglich ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung befaßt sich mit der jeweils stirnseitigen Abdeckung der Aktivkohle. Hierfür ist in vorteilhafter Weise ein sogenannter Filterschaum vorgesehen, der die Aktivkohle auf einer oder beiden Seiten bedeckt und aufgrund der Elastizität eine gewisse Vorspannung erzeugt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht zur Führung der Kraftstoffdämpfe Kanäle in einer oder beiden stirnseitigen Abdeckungen des Gehäuses vor. Diese Kanäle sind gleichzeitig so ausgestaltet, daß sie die Stabilität der Abdeckungen erhöhen und die Funktion der Abstützung der Aktivkohle bzw. des Filterschaums ermöglichen.

Die Anschlüsse für die Verbindung mit dem Saugrohr eines Verbrennungsmotors und die Verbindung mit dem Kraftstofftank können an das Gehäuse angeklipst bzw. eingerastet oder auch mit dem Gehäuse verschweißt sowie angespritzt sein. Auch der Deckel des Gehäuses ist mit dem Gehäuse vibrations- oder spiegelverschweißt. Zur Befestigung des Filterschaums bzw. eines Filtervlieses im Bereich der Kanäle ist es vorteilhaft, die Oberfläche dieser Kanäle durch thermische Erwärmung anzuschmelzen und in diesem leicht aufgeschmolzenen Kunststoff das Vlies bzw. den Filterschaum einzulegen. Diese Anordnung stellt eine vibrationssichere und stoßsichere Verbindung dar.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht und drei Schnittdarstellungen eines schematisch dargestellten Aktivkohlefilters,

Fig. 2 die Schnittdarstellung eines Aktivkohlefilters,

Fig. 3a ein weiterer Aktivkohlefilter,

Fig. 3b die Schnittdarstellung gemäß Schnitt D-D in Fig. 3a,

Fig. 3c, d, e Varianten für die Anordnung der Anschlüsse an das Aktivkohlefilter.

Ein Aktivkohlefilter ist in einer schematischen Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Es besteht aus einem Gehäuse 10, welches einen ersten Anschluß 11 aufweist. Dieser ist mit dem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine verbunden. Ferner ist ein zweiter Anschluß 12 vorgesehen, welcher mit dem Kraftstofftank verbunden ist und durch welchen die Kraftstoffdämpfe zugeführt werden. Außerdem ist ein Anschluß 13 vorgesehen. Dieser steht mit der Atmosphäre in Verbindung.

In dem Gehäuse des Aktivkohlefilters befindet sich eine erste Trennwand 14. Diese ist mit dem Boden 15 des Gehäuses 10 verbunden. Die weitere Trennwand 16 ist zwischen der Kammer 17 und der Kammer 18 mit dem Deckel 21 verbunden und im Bereich zwischen den Kammern 19, 20 sowohl mit dem Deckel 21 als auch dem Boden 15 verbunden, so daß eine vollständige Trennung zwischen Kammer 19 und Kammer 20 gewährleistet ist.

Die Kammern 17 bis 20 sind jeweils mit einem Aktivkohlepaket 22, 23, 24, 25 gefüllt, wobei die Aktivkohle an den Stirnseiten mit Filtervliesschichten versehen ist, die ein Austritt von Aktivkohle verhindert.

Die über den Tankanschluß einströmenden Benzin- bzw. Kraftstoffdämpfe gelangen wie in Schnitt C-C gezeigt, in das Aktivkohlepaket 23, strömen nach oben und gelangen über eine Verbindung zu dem Aktivkohlepaket 22, strömen nach unten, gelangen anschließend zu dem Aktivkohlepaket 24 und durchströmen dieses sowie nachfolgend das Aktivkohlepaket 25. Die Kraftstoffdämpfe werden somit nacheinander durch sämtliche vier Kammern geführt. Die Kohlenwasserstoffverbindungen werden vollständig absorbiert, lediglich der noch verbleibende Frischluftanteil kann in die Atmosphäre abströmen.

Sobald der Verbrennungsmotor in Betrieb gesetzt wird, wird über den Anschluß 11 Gas aus dem Aktivkohlefilter abgesaugt. Dadurch strömt Frischluft über den Anschluß 13 in das Aktivkohlefilter und regeneriert dieses.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Aktivkohlefilter in einem detaillierteren Aufbau. Dieses Aktivkohlefilter besitzt ein Gehäuse 26 auf welchem ein Deckel 27 angeordnet ist. Sowohl Gehäuse als auch Deckel bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff. Damit besteht die Möglichkeit, den Deckel mit dem Gehäuse, beispielsweise über Vibrationsschweißen, zu verbinden.

In dem Gehäuse ist eine Trennwand 28 integriert. Außerdem ist eine weitere, rechtwinklig zu der Trennwand 28 verlaufende Trennwand 29 vorgesehen. Zur besseren Darstellung des Aufbaus ist die Aktivkohle 31 lediglich in Kammer 30 eingezeichnet.

Die Aktivkohle ist im unteren Bereich durch eine Filtervliesmatte 32 gegenüber den Kanälen 33 begrenzt. Im oberen Bereich ist ein Filterschaum 34 angeordnet. Die Filtervliesmitte 34 liegt am bogenförmig ausgestalteten Abstandshalter des Deckels 27 an. Für die Durchströmung der Kraftstoffdämpfe sind zwischen den bogenförmig ausgestalteten Abstandshalter 36 Kanäle 35 vorgesehen. Das gesamte Aktivkohlefilter kann über einen Anschlußflansch 37, 38 an einer Aufnahme befestigt werden.

Ein weiteres Aktivkohlefilter zeigt Fig. 3a und 3b.

In Fig. 3a ist ein Filter in einer Seitenansicht dargestellt. Ein Gehäuse 39 ist mit einem Deckel 40 versehen, wobei auch hier Deckel und Gehäuse aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und miteinander verschweißt sind. Der Deckel weist Kanäle 41 auf, durch welche die Kraftstoffdämpfe von einer Kammer zur nächsten Kammer geleitet werden. Am unteren Bereich des Gehäuses 39 befinden sich die Anschlüsse 42 für Atmosphäre, Tank und Saugrohr. Diese Anschlüsse können, wie in Fig. 3b auf der rechten Seite gezeigt, mittels eines Rotationsschweißverfahrens oder Spiegelschweißen auf einer Öffnung des Gehäuses 39 befestigt werden. Auch das unmittelbare Anspritzen der Anschlüsse ist möglich.

Die Fig. 3c zeigt in einer ersten Variante einen Anschluß 46 für die Zuführung der Kraftstoffdämpfe, der in das Gehäuse 39 eingeklipst ist. Dieser Anschluß 46 ist mit einem Tauchrohr 47 versehen und weist ein Filterelement 48 auf, welches ein Austreten von Aktivkohle verhindert. Die Abdichtung des Anschlusses 46 an dem Gehäuse 39 erfolgt über eine O-Ring-Dichtung 49. An der rechten Kammer des Aktivkohlefilters befindet sich ein Anschluß 50 für die Zuführung von Frischluft.

Auch dieser ist in das Gehäuse eingeklipst. Eine zusätzliche Abdichtung ist hier nicht erforderlich.

Eine Variante 2 der Anschlußbefestigung zeigt die Fig. 3d. Hier ist der Anschluß 46 mit einem Deckelelement 51 versehen, welches mittels Vibrationsschweißen an das Gehäuse 39 angeschweißt wird. Auch der Anschluß 50 für die Zuführung der Frischluft weist ein Deckelelement 52 auf. Dieses wird ebenfalls mittels Vibrationsschweißen mit dem Gehäuse 39 verbunden.

Die Fig. 3e stellt in einer dritten Variante eine komplette Abdeckung 53 dar, welche sämtliche Anschlüsse beinhaltet und in einem Arbeitsschritt an das Gehäuse 39 über Vibrationsschweißen befestigt wird.

Die Aktivkohle 42, 43 innerhalb des Gehäuses 39 ist im unteren Bereich mit einem Filtervlies 44 und im oberen Bereich mit einem Filterschaum 45 abgedeckt. Der Filterschaum 45 hat eine Elastizität die eine gewisse Vorspannung auf die Aktivkohle erzeugt und damit eine Relativbewegung der Aktivkohle bei Erschütterungen oder Schwingungen verhindert.

In Fig. 3a und 3b ist ein Aktivkohlefilter mit zwei Kammern gezeigt. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, dieses Aktivkohlefilter auf vier oder mehr Kammern zu erweitern.

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse
11 Anschluß
12 Anschluß
13 Anschluß
14 Trennwand
15 Boden
16 Trennwand
17 Kammer
18 Kammer
19 Kammer
20 Kammer
21 Deckel
22 Aktivkohlepaket
23 Aktivkohlepaket
24 Aktivkohlepaket
25 Aktivkohlepaket
26 Gehäuse
27 Deckel
28 Trennwand
29 Trennwand
30 Kammer
31 Aktivkohle
32 Filtervliesmatte
33 Kanäle
34 Filterschaum
35 Kanäle
36 Abstandshalter
37 Anschlußflansch
38 Anschlußflansch
39 Gehäuse
40 Deckel
41 Kanäle
42 Aktivkohle
43 Aktivkohle
44 Filtervlies
45 Filterschaum
46 Anschluß
47 Tauchrohr
48 Filterelement
49 O-Ring
50 Anschluß
51 Deckelelement
52 Deckelelement
53 Abdeckung

Claims

1. Aktivkohlefilter zur Kraftstofftankentlüftung mit einem ein Aktivkohlepaket aufnehmenden Gehäuse das leitungsmäßig einerseits über einen ersten Anschluß mit dem Kraftstofftank und andererseits über einen zweiten Anschluß mit dem Saugrohr insbesondere eines Verbrennungsmotors sowie über einen dritten Anschluß mit der Atmosphäre in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse eine erste Trennwand angeordnet ist, welche zwischen dem Anschluß für die Atmosphäre und dem Anschluß für den Tank verläuft und das in dem Gehäuse wenigstens eine weitere Trennwand vorgesehen ist, welche wenigstens eine weitere Kammer bildet, wobei wenigstens eine Kammer mit Aktivkohle gefüllt ist.

2. Aktivkohlefilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kammer weitere mechanische Komponenten, wie beispielsweise Ventile, aufnimmt.

3. Aktivkohlefilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern jeweils derart in Verbindung miteinander stehen, daß die Kraftstoffdämpfe nacheinander die mit Aktivkohle befüllten Kammern durchströmen.

4. Aktivkohlefilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammer mit dem Tankanschluß und der Kammer mit dem atmosphärischen Verbindungsanschluß eine verbindungsfreie Trennung vorgesehen ist.

5. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle in der jeweiligen Kammer am Eintritt und am Austritt der durchströmenden Gase mit einem Filterschaum, Filz oder Vlies versehen ist, welcher einen Austrag von Aktivkohle wirksam verhindert.

6. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel bzw. Boden des Gehäuses mit Kanälen versehen ist, welche ein Durchströmen der Kraftstoffdämpfe ermöglichen und die Kraftstoffdämpfe zur jeweils nächsten Kammer leiten.

7. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse in das Gehäuse eingerastet bzw. eingeklipst sind.

8. Aktivkohlefilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse und/oder der Gehäusedeckel aus Kunststoff bestehen und mit dem Kunststoffgehäuse verschweißt sind.

9. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschaum, Filz oder Vlies an dem Deckel oder einem Stützkörper durch Kleben oder Anschmelzen des Deckels bzw. Stützkörpers mit diesem verbunden ist.

10. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kammern mit Aktivkohle unterschiedlicher Porenstruktur befüllt sind.

11. Aktivkohlefilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern unterschiedliche Querschnitte bzw. Längen aufweisen.