DE4320384A1 - Aktivkohlefilter zur Kraftstofftankentlüftung - Google Patents
Aktivkohlefilter zur KraftstofftankentlüftungInfo
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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
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 (11)
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.
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