DE60009938T2

DE60009938T2 - Zweiweg-brennstofffilteranordnung und element dafür

Info

Publication number: DE60009938T2
Application number: DE60009938T
Authority: DE
Inventors: H. David HODGKINS; H. Walter STONE
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP2003512553A; EP1227869B1; US6174438B1; DE60009938D1; WO2001028655A1; ES2216955T3; JP4570831B2; CA2386232C; CA2386232A1; ATE264131T1; BR0014729B1; EP1227869A1; MXPA02003228A; BR0014729A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Filteranordnungen und zugehörige Filterelemente. Insbesondere betrifft die Erfindung Treibstofffilteranordnungen und Fahrzeugtreibstofffilterelemente, die eine verfeinerte Filterung von Treibstoff ermöglichen, bevor dieser dem Fahrzeugmotor zugeführt wird.
Ein Fahrzeugtreibstoffsystem weist gewöhnlich einen Treibstofftank auf, der dazu dient, einen Vorrat von flüssigen Treibstoff für die Zufuhr an einen Motor bereit zu halten. Das Treibstoffsystem umfasst ferner eine Saug- oder Umschlagpumpe, um Treibstoff von dem Tank zum Motor zu pumpen. Einige Motoren, insbesondere solche, bei denen Kraftstoff eingespritzt wird, verfügen ferner über eine Einspritzpumpe, die den durch die Saugpumpe erzeugten Treibstoffdruck zusätzlich erhöht, um ein Einspritzen des Treibstoffs unter hohem Druck in die Verbrennungskammern des Motors zu ermöglichen.
Für derartige Treibstoffsysteme sind Treibstofffilter bekannt, die dazu dienen, Fremdstoffe wie beispielsweise Schmutz und Wasser aus dem Treibstoff zu entfernen, bevor dieser dem Motor zugeführt wird. Die Treibstofffilter sind bisher in dem Treibstoffsystem entweder auf der Vakuumseite oder auf der Druckseite der Treibstoffpumpe angeordnet. Beide Positionierungen des Treibstofffilters im Verhältnis zur Saugpumpe weisen Vor- und Nachteile auf.
Eine spezielle Filteranordnung, die durch den Inhaber entwickelt wurde, um einige dieser Nachteile zu beseitigen, ist in der US-Patentschrift US-A-5 922 199 von Hodgkins gezeigt. Diese Anordnung umfasst einen Filtereinsatz mit ersten und zweiten Filtermedienschleifen, wobei die zweite Medienschleife die erste Medienschleife umgibt, und die erste Filtermedienschleife eine primäre Filterung für ein Fluid bereitstellt, das von einem ersten Einlassanschluss zu einem ersten Auslassanschluss strömt. Die zweite Filter medienschleife, die strömungsmäßig von der ersten Filtermedienschleife durch eine becherförmige Kammer getrennt ist, sorgt für eine sekundäre Filterung des Fluids, das von dem zweiten Einlassanschluss zu einem zweiten Auslassanschluss strömt.
Gemäß der Referenzschrift von Hodgkins ist der erste Einlassanschluss der Anordnung angeschlossen, um Treibstoff aus einem Tank entgegen zu nehmen, während der erste Auslassanschluss angeschlossen ist, um dem Einlassanschluss einer Saugpumpe gefilterten Treibstoff zuzuführen. Der Auslassanschluss der Saugpumpe ist an dem zweiten Einlassanschluss in der Anordnung angeschlossen, um den gefilterten Treibstoff entgegenzunehmen, während der zweite Auslassanschluss angeschlossen ist, um dem Motor in hohem Maße gefilterten Treibstoff zuzuführen. Die erste Medienschleife sorgt für eine primäre Filterung des Treibstoffs, bevor dieser der Saugpumpe zugeführt wird, während die zweite Medienschleife eine sekundäre (verfeinerte) Filterung bereitstellt, bevor der Treibstoff der Treibstoffeinspritzpumpe in dem Motor zugeführt wird. Bei einem Austausch des Filterelements werden beide Filtermedienschleifen erneuert.
Die Filteranordnung von Hodgkins weist den Vorteil auf, dass eine Filterung ermöglicht ist, bevor der Treibstoff der Saugpumpe zugeführt wird. Dies minimiert die Gefahr, dass größere und möglicherweise schädigende Schmutzpartikel die Saugpumpe erreichen. Die Anordnung dient außerdem dazu, grobe Schmutzpartikel zu entfernen, bevor diese durch den Pumpvorgang der Saugpumpe zerkleinert oder emulgiert werden. Diese groben Schmutzpartikel werden in der ersten Filtermedienschleife aufgefangen und bei einem Austausch des Filterelements periodisch aus der Anordnung abgeführt oder ausgekippt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dadurch, dass der Treibstoff einer primären Filterung vor dem Erreichen der Saugpumpe unterworfen wird, die Lebens dauer der feinen Filtermedien in der sekundären Filtermedienschleife verlängert wird. Noch ein weiterer Vorteil ist es, dass die duale Filterung in einer einzelnen Filteranordnung vorgesehen ist, die verhältnismäßig klein ist und sich problemlos an den Treibstoffleitungen anschließen lässt.
Die Filteranordnung von Hodgkins weist zwar viele Vorteile gegenüber Filteranordnungen aus dem Stand der Technik auf, eignet sich aber nicht für jede Anwendung, da sie im Allgemeinen für einen speziellen Kopfaufbau entworfen ist. D.h. der Filterkopf für die Anordnung von Hodgkins umfasst sämtliche vier Anschlüsse, um Treibstoff für die beiden durch das Element verlaufenden Treibstoffpfade aufzunehmen. Das Filterelement ist in einem Behälter angeordnet, der mit einem Klemmring an der Unterseite des Filterkopfs befestigt ist. Um das Filterelement zu ersetzen, ist es erforderlich, den in dem Behälter befindlichen Treibstoff zunächst durch einen Abflussanschluss abzulassen, den Klemmkragen für den Behälter zu entfernen, den Behälter von dem Kopf nach unten wegzubewegen und anschließend das Filterelement aus dem Behälter zu entnehmen. Dies kann unbequem und zeitraubend sein. Darüber hinaus kann eventuell in dem Kopf verbliebener Treibstoff bei der Abnahme des Behälters dem Monteur auf die Hände oder auf den Motorblock tropfen.
Es wird daher angenommen, dass in der Industrie eine Nachfrage nach einer weiter verbesserten Filteranordnung und einem Filterelement besteht, das duale Treibstoffpfade für eine verbesserte Filterung von Treibstoff vorsieht, und dessen Filterelement bequem zugänglich und ohne zeitraubende Arbeitsschritte oder Verschmutzungsgefahr leicht auszutauschen ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Filterelement geschaffen, mit einem kreisförmigen nicht perforierten ersten Abschlussdeckel und einem zweiten Abschlussdeckel, der einen ringförmigen nicht perforierten Abschnitt aufweist, der eine erste kreisförmige Öffnung definiert. Eine zweite Filtermedienschleife umgibt eine Mittelachse und ist zwischen dem ersten und dem zweiten Abschlussdeckel angeordnet. Die zweite Filtermedienschleife weist ein erstes Ende auf, das mit Klebstoff an dem ersten Abschlussdeckel befestigt ist, und ein zweites Ende, das mit Klebstoff an dem zweiten Abschlussdeckel befestigt ist. Eine erste Filtermedienschleife umgibt die Mittelachse und ist radial bezüglich der zweiten Filtermedienschleife innen angeordnet und wird von dieser umgeben. Die erste Filtermedienschleife weist ein erstes Ende auf, das durch den zweiten Abschlussdeckel getragen wird und die erste Öffnung in dem zweiten Abschlussdeckel umgibt, und ein zweites Ende, das sich axial in Richtung des ersten Abschlussdeckels, hin zu einer zweiten kreisförmigen Öffnung erstreckt, die koaxial mit der ersten kreisförmigen Öffnung ist. Eine nicht perforierte zylindrische Wand ist radial zwischen der ersten und der zweiten Filtermedienschleife angeordnet. Die zylindrische Wand wird von dem zweiten Abschlussdeckel getragen und umgibt die erste Öffnung in dem zweiten Abschlussdeckel und erstreckt sich nach innen in Richtung des ersten Abschlussdeckels, hin zu einer dritten kreisförmigen Öffnung, die koaxial mit der ersten und zweiten kreisförmigen Öffnung ist.
Eine neue und einzigartige Filteranordnung und ein zugehöriges Filterelement ist geschaffen, bei dem die Filteranordnung eine duale Filterung von Treibstoff ermöglicht, bevor dieser einem Motor zugeführt wird, und dessen Filterelement leicht zugänglich und auszutauschen ist.
Erfindungsgemäß umfasst die Filteranordnung einen zylindrischen Behälter mit einem mit Gewinde versehenen offenen Ende und einem Deckel, der sich am Ende des Behälters an- bzw. abschrauben lässt. Ein Filterelement wird durch das offene Ende des Behälters in diesen eingesetzt und der Deckel wird abnehmbar an der Öffnung des Behälters befestigt, um das Filterelement einzuschließen. Die Einlass- und die Auslassanschlüsse der Anordnung sind in der Seitenwand und/oder an dem unteren Ende des Behälters angeordnet, wodurch es möglich ist, das Element bequem ohne Verschmutzungsgefahr auszutauschen.
Ein Anschlussstück in dem unteren Ende des Behälters trägt eine zentrale Leitung, die sich axial durch einen Abschnitt des Behälters in Richtung des offenen Endes erstreckt. Die zentrale Leitung ist der Länge nach in zwei Strömungskanäle halbiert. Das innenliegende Ende eines der Kanäle ist verschlossen, und eine Öffnung ist in dem Kanal durch die Seite der Leitung hindurch ausgebildet. Das innenliegende Ende des anderen Kanals ist offen. In dem Anschlussstück, das die zentrale Leitung umgibt, ist außerdem ein ringförmiger Kanal ausgebildet.
Ein erster Einlassanschluss und ein erster Auslassanschluss sind in dem Behälter ausgebildet, um in einem primären Strömungspfad durch den Behälter hindurch Treibstoff aus dem Tank zu der Saugpumpe zu leiten. Der Einlassanschluss ist in dem Anschlussstück am unteren Ende des Behälters ausgebildet und leitet Treibstoff durch den ersten Kanal in der Leitung axial nach oben zu der Öffnung in der Seite der Leitung, wo der Treibstoff anschließend radial nach außen und danach axial nach unten, um eine erste (primäre) Medienschleife des Elements herum und radial nach innen durch diese hindurch strömt. Der Treibstoff strömt anschließend durch den ringförmigen Kanal, der die zentrale Leitung umgibt, nach unten und dann durch den ersten Auslassanschluss in dem Anschlussstück nach außen. Der erste Auslassanschluss ist in der Seitenwand des Behälters angeordnet. Der Treibstoff wird anschließend dem Einlassanschluss der Saugpumpe zugeführt.
Der Auslassanschluss der Saugpumpe ist an einen zweiten Einlassanschluss angeschlossen, der in der Seitenwand des Behälters ausgebildet ist. Der Treibstoff strömt anschließend durch eine zweite (sekundäre) Medienschleife des Elements radial nach innen. Der gefilterte Treibstoff strömt danach durch das offene Ende des zweiten Kanals in der zentralen Leitung axial abwärts zu einem zweiten Auslassanschluss in dem Anschlussstück, das in dem unteren Ende des Behälters ausgebildet ist. Der Treibstoff wird anschließend der Verbrennungskammer des Motors zugeführt.
Das Filterelement für die Anordnung enthält erste und zweite nicht perforierte Abschlussdeckel, wobei der zweite Abschlussdeckel eine zentrale kreisförmige Öffnung aufweist, die dimensioniert ist, um die Leitung und das Anschlussstück des Gehäuses aufzunehmen. Eine ringförmige Dichtung oder Profildichtung begrenzt die Öffnung, um gegen das Anschlussstück abzudichten. Die zweite Filtermedienschleife ist in einer gegenüber der ersten Medienschleife umgebenden Beziehung vorgesehen und erstreckt sich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschlussdeckel und ist mit Klebstoff an diesen befestigt.
Die erste Medienschleife ist an einem ersten Ende an dem zweiten (die zentrale Öffnung begrenzenden) Abschlussdeckel befestigt und erstreckt sich in Richtung des ersten Abschlussdeckels axial nach innen. Das innenliegende Ende der ersten Medienschleife definiert eine Öffnung, die die zentrale Leitung aufnimmt, und enthält eine ringförmige Dichtung oder Profildichtung, um die Leitung gegen eine erste Position abzudichten.
Eine nicht perforierte zylindrische Wand ist radial zwischen der ersten und der zweiten Medienschleife angeordnet. Die zylindrische Wand umfasst ein erstes Ende, das integral mit dem zweiten Abschlussdeckel (der ebenfalls die zentrale Öffnung begrenzt) ausgebildet ist, und erstreckt sich axial in Richtung des ersten Abschlussdeckels nach innen. Das innenliegende Ende der zylindrischen Wand definiert ferner eine Öffnung, die die zentrale Leitung aufnimmt, und enthält eine ringförmige Profildichtung oder Dichtung, um gegen eine in Längsrichtung der Leitung angeordnete weitere Position abzudichten.
Die Profildichtungen/Dichtungen des zweiten Abschlussdeckels, die erste Filtermedienschleife und die zylindrische Wand sind koaxial angeordnet, wobei die ringförmige Profildichtung/Dichtung für die erste Filtermedienschleife zwischen der ringförmigen Profildichtung/Dichtung für den zweiten Abschlussdeckel und der ringförmigen Profildichtung/Dichtung der zylindrischen Wand axial angeordnet ist. Die Profildichtungen/Dichtungen für die zylindrische Wand und die erste Filtermedienschleife sind axial zu beiden Seiten der Öffnung in der Seite der zentralen Leitung angeordnet.
Wenn das Filterelement in das Gehäuse eingebaut ist, ist ein erster Treibstoffströmungspfad vorgesehen, der von dem Tank her durch den ersten Einlassanschluss in dem Anschlussstück, durch den einen Kanal in der zentralen Leitung hindurch, durch die Öffnung in der Seite der Leitung heraus, durch die erste Filtermedienschleife hindurch, durch den ringförmigen Kanal in dem Anschlussstück, das die zentrale Leitung umgibt, hindurch und durch das erste Auslassanschluss nach außen hin zu der Saugpumpe verläuft. Der erste Strömungspfad sorgt für eine primäre Treibstofffilterung auf dem Weg von dem Tank zu der Saugpumpe.
Ein zweiter Strömungspfad ist ferner vorgesehen, der von der Saugpumpe, durch den zweiten Einlassanschluss in der Seitenwand des Gehäuses, durch die zweite Filtermedienschleife radial nach innen, durch den anderen Kanal in der zentralen Leitung hindurch und durch den zweiten Auslassanschluss in dem Anschlussstück nach außen zu dem Motor ver läuft. Der zweite Strömungspfad sorgt für eine sekundäre (verfeinerte) Treibstofffilterung auf dem Weg von der Saugpumpe zu dem Motor. Die zylindrische Wand und die Profildichtungen/Dichtungen trennen den Treibstoff in dem ersten Strömungspfad von dem Treibstoff in dem zweiten Strömungspfad strömungsmäßig.
Das Filterelement mit ersten und zweiten Filtermedienschleifen lässt sich bequem in das Filtergehäuse einsetzen und nach Verbrauch aus diesem problemlos entnehmen und durch ein neues Element ersetzen. Der Abschlussdeckel auf dem Behälter wird einfach abgeschraubt und das Element durch das offene Ende des Behälters entnommen. Es ist nicht erforderlich, den Treibstoff in der Anordnung abzulassen, da dieser in dem Behälter verbleibt.
Die Treibstofffilteranordnung der vorliegenden Erfindung filtert auf diese Weise wirkungsvoll zwei getrennte Treibstoffpfade in dem Treibstoffsystem, um die Filterung zu verbessern, und ermöglicht ein bequemes Zugreifen auf das Filterelement und dessen problemlosen Austausch.
Die Erfindung ist schematisch und exemplarisch anhand der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht:
1 veranschaulicht in einem Schema ein Fahrzeugtreibstoffsystem, das eine Treibstofffilteranordnung der vorliegenden Erfindung enthält;
2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Treibstofffilteranordnung nach 1;
3 zeigt eine geschnittene Stirnansicht der Treibstofffilteranordnung, im Wesentlichen entlang der durch die Linien 3–3 nach 2 angegebenen Ebene;
4 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Treibstofffilteranordnung;
5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Filterelements für die Treibstofffilteranordnung nach 2; und
6 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Gehäuses und zugehörige Komponenten der Treibstofffilteranordnung.
Indem nun auf die Zeichnungen und insbesondere zunächst auf 1 eingegangen wird, ist ein Treibstoffsystem für ein Fahrzeug allgemein mit 10 bezeichnet. Treibstoff wird von einem Treibstofftank 14 durch eine Leitung 15 in einen ersten Einlassanschluss 16 in einer allgemein mit 18 bezeichneten Treibstofffilteranordnung zugeführt, die gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Der gefilterte Treibstoff verlässt anschließend durch einen ersten Auslassanschluss 22 die Filteranordnung 18 und wird durch eine Leitung 23 einer Saug- oder Umschlagpumpe 24 zugeführt.
Der aus der Pumpe 24 strömende Treibstoff wird anschließend längs einer Leitung 25 an einen zweiten Einlassanschluss 26 in der Treibstofffilteranordnung zurückgegeben. Der Treibstoff wird nochmals in der Treibstofffilteranordnung gefiltert und verlässt diese durch einen zweiten Auslassanschluss 28.
Der Treibstoff wird anschließend über eine Leitung 32 einem allgemein mit 34 bezeichneten Motor und gewöhnlich unmittelbar einer Treibstoffeinspritzpumpe 36 in dem Motor zugeführt. Die Treibstoffeinspritzpumpe 36 speist den Treibstoff in einer herkömmlichen Weise mit erhöhtem Druck in eine Treibstoffschiene 40 zur Weiterleitung an Treibstoffeinspritzdüsen ein, die den Treibstoff den Zylindern des Motors zuführen. Eine Rückführleitung 42 leitet über schüssigen Treibstoff aus der Treibstoffschiene in den Tank 14 zurück.
Die Treibstofffilteranordnung 18 wird im Folgenden näher erläutert. Indem nun auf die 2 bis 6 eingegangen wird, umfasst die Treibstofffilteranordnung 18 einen äußeren Behälter oder ein Gehäuse 50 mit einer zylindrischen Seitenwand 51, die mit einem integralen (einstückigen) geschlossenen Ende 52 und einem offenen Ende 54 ausgebildet ist. Ein allgemein mit 56 bezeichnetes Filterelement lässt sich durch das offene Ende 54 in das Gehäuse 50 einsetzen und aus diesem entfernen. Ein Deckel 57 schließt das Filterelement in dem Gehäuse ein.
Das Gehäuse 50 weist an dem geschlossenen Ende 52 ein Anschlussstück 60 auf, das einen ersten Einlassanschluss 16, einen ersten Auslassanschluss 22 und einen zweiten Auslassanschluss 28 umfasst. Die Anschlüsse 22 und 28 sind vorzugsweise in der Stirnwand 52 ausgebildet, während der Kanal 26 entlang der Behälterseitenwand in Richtung des geschlossenen Endes 52 ausgebildet ist. Einer (oder beide) Kanäle 16, 28 könnten in der selben Weise in der Seitenwand 51 vorgesehen sein, während der Kanal 22 desgleichen in der Stirnwand 52 ausgebildet sein könnte. Der zweite Einlassanschluss 26 ist vorzugsweise entlang der Seitenwand 51 in Richtung des offenen Endes 54 ausgebildet, obwohl dieser Kanal ebenso in der Stirnwand 52 oder näher an der Stirnwand 52 in der Seitenwand 51 vorgesehen sein könnte. Es ist lediglich bevorzugt, dass die Anschlusskanäle 16, 22, 26 und 28 nicht in dem Deckel 57 sondern an einer beliebigen Position längs des Gehäuses 50 ausgebildet sind. Auf jeden Fall sind die Anschlusskanäle 16, 22, 26 und 28 mit Gewinden versehen, um einen problemlosen Anschluss der in dem Treibstoffsystem vorhandenen Treibstoffleitungen zu ermöglichen.
Das Anschlussstück 60 endet im Inneren des Gehäuses 50 in einem ringförmigen offenen Ende 64 und weist einen radial reduzierten zylindrischen Abschnitt 66, einen radial erweiterten zylindrischen Abschnitt 68 und eine ringförmige Schulter 69 auf, die den radial reduzierten Abschnitt 66 und den radial erweiterten Abschnitt 68 strömungsmäßig verbindet.
Eine zentrale zylindrische Leitung 72 erstreckt sich längs der Mittelachse des Behälters und wird an dem einen Ende durch das Anschlussstück 60 getragen. Wie in 3 gezeigt, weist die Leitung 72 eine innere Wand 74 auf, die die Leitung ihrer Länge nach halbiert. Die Wand 74 definiert einen ersten Strömungskanal 76 und einen gesonderten, zweiten Strömungskanal 78, die sich beide axial über die Länge der Leitung erstrecken. Der Kanal 78 ist an dem innenliegenden entfernten Ende der Leitung 72 durch einen halbkreisförmigen Pfropfen 88 verschlossen (strömungsmäßig geschlossen). Beabstandet von dem entfernten Ende der Leitung 72 ist eine Öffnung 90 vorgesehen, um einen Strom aus dem Kanal 78 heraus (oder in diesen hinein) zu ermöglichen. Der Kanal 76 ist an dem innenliegenden entfernten Ende der Leitung offen.
Indem nun auf 6 eingegangen wird, ist die Leitung 72 in einer zentralen Bohrung 80 des Anschlussstücks 60 aufgenommen, und wird eng anliegend (Presspassung) und abgedichtet innerhalb einer Öffnung in einer inneren Wand 82 gehalten. Das äußere Ende der Leitung 72 liegt gegen einen Pfeiler 83 in dem Anschlussstück an, und weist Durchlasskanäle 84, 85 auf, die den ersten Strömungskanal 76 mit dem zweiten Auslassanschluss 28 bzw. den zweiten Strömungskanal 78 mit dem ersten Einlassanschluss 16 strömungsmäßig verbinden. Das innenliegende Ende der Leitung 72 erstreckt sich axial in Richtung des offenen Endes des Behälters nach vorn.
Der obere Abschnitt des Anschlussstücks 60, der sich axial nach oben aus der Wand 82 erstreckt, ist von der Leitung 72 radial nach außen beabstandet und definiert einen ringförmigen Kanal oder Spalt um die Leitung herum. Der Kanal steht in strömungsmäßiger Verbindung mit dem ersten Auslassanschluss 22.
Wie in 2 gezeigt, weist der Deckel 57 für das Gehäuse einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 92 auf, der geeignet gestaltet ist, um mit einem der Öffnung des Gehäuses 50 benachbarten, mit Innengewinde versehenen Abschnitt 94 in Eingriff zu kommen. Der Deckel 57 enthält ferner einen radial sich erstreckenden Flanschabschnitt 96, der dazu eingerichtet ist, mit einem Lippenabschnitt 98 des Behälters in Eingriff zu kommen. Der Lippenabschnitt 98 ist mit einer um den Umfang herum sich erstreckenden Aussparung 100 ausgebildet, die dazu dient, eine nachgiebige Dichtung 102 aufzunehmen. Die Dichtung 102 sorgt für eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Deckel und dem Behälter, wenn der Deckel daran angebracht (angeschraubt) ist. Der Deckel 50 umfasst ferner sich nach außen erstreckende Flügelvorsprünge 104, die es erleichtern, den Deckel manuell zu halten und diesen auf das Gehäuse zu schrauben oder von diesem abzuschrauben.
Das Gehäuse 50 und der Deckel 57 sind vorzugsweise aus herkömmlichen Werkstoffen (z.B. Aluminium, Hartkunststoff) unter Verwendung herkömmlicher Techniken gefertigt. Diese Techniken sollten in der Fachwelt gut bekannt sein und werden um der Kürze willen nicht näher beschrieben.
Wie nun aus 5 zu ersehen, umfasst das Filterelement 51 für die Anordnung einen ersten (oberen) kreisförmigen nicht perforierten Abschlussdeckel 110 und einen zweiten (unteren) ringförmigen nicht perforierten Abschlussdeckel 112. Der erste Abschlussdeckel 110 ist mit einem integral. ausgebildeten Vorsprung 113 versehen, der eine darüberliegende, nach außen gewandte Aussparung 114 aufweist. Die Aussparung 114 nimmt darin einen Deckelvorsprung 115 (2) auf, der von einem mittigen Vorsprung 116 auf dem Deckel 57 aus nach innen ragt. Der erste Abschlussdeckel 110 ist vorzugsweise einstückig aus einem geeigneten Werkstoff (z.B. Aluminium oder Kunststoff) gefertigt.
Der erste Abschlussdeckel 110 umfasst ferner ein Paar gegenüberliegend beabstandete Verriegelungsfinger 117. Die Verriegelungsfinger weisen jeweils einen Verriegelungsabschnitt 118 auf, der in Öffnungen 119 in dem mit Gewinde versehenen Abschnitt 92 des Deckels 50 (2) aufgenommen wird. Solche Verriegelungsfinger und die mit diesen zusammenwirkenden Öffnungen ermöglichen es, das Filterelement von dem Gehäuse zu entfernen und bequem von dem Deckel 50 zu trennen, wobei eine Berührung mit einem Fluid in dem Gehäuse weitestgehend vermieden wird. Eine nähere Beschreibung der Mittel zum Verriegeln des Filterelements an dem Deckel ist der US-A-5 770 065 zu entnehmen.
Der zweite ringförmige Abschlussdeckel 112 definiert eine erste zentrale kreisförmige Öffnung 120. Ein mit dem zweiten Abschlussdeckel integral (vorzugsweise in einem Stück, einstückig) ausgebildeter zylindrischer Abschnitt 121, der die zentrale Öffnung 120 umgibt, erstreckt sich in radialer Richtung, sich stufenweise verjüngend axial nach innen. Eine benachbart zu der Öffnung 120 angeordnete, radial nach innen gewandte Rille oder ein Kanal 122 wird von dem zylindrischen Abschnitt 121 und einem die Öffnung 120 begrenzenden ringförmigen Abschnitt des zweiten Abschlussdeckels 112 definiert. Ein ringförmiges nachgiebiges Dichtungselement 123 (2) ist in dem Kanal 122 aufgenommen und ist dimensioniert, um den innenliegenden Abschnitt 66 des Anschlussstücks 64 aufzunehmen und eng gegen diesen anzuliegen. Der zweite Abschlussdeckel 112 ist in derselben Weise vorzugsweise einstückig aus einem ge eigneten Werkstoff (z.B. Aluminium oder Kunststoff) gefertigt.
Das Filterelement 51 enthält eine erste Filtermedienschleife 124 und eine zweite Filtermedienschleife 125, die die erste Filtermedienschleife 124 umgibt und mit dieser koaxial angeordnet ist. Die zweite Filtermedienschleife 125 ist in einer in dem ersten Abschlussdeckel 110 ausgebildeten ringförmigen Aussparung 127 aufgenommen und ist auf eine geeignete Weise, beispielsweise mittels Klebstoff, abdichtend mit der innenliegenden Fläche des ersten Abschlussdeckels verbunden. Die zweite Filtermedienschleife 125 ist desgleichen abdichtend mit der innenliegenden Fläche des zweiten Abschlussdeckels 112 verbunden. Die zweite Filtermedienschleife 125 ist vorzugsweise aus einem Faltenfiltermedium hergestellt, kann jedoch in Richtung des ersten Abschlussdeckels 110 aus jeder Art von Medienmaterial in jeder für die spezielle Anwendung geeigneten Konfiguration ausgebildet sein. Die zweite Filtermedienschleife umfasst in der Darstellung einen radial nach außen angeordneten ersten Medienschleifenabschnitt 128 und einen radial nach innen angeordneten zweiten Medienabschnitt 129, der aus demselben oder einem anderen Medienmaterial in derselben oder einer anderen Konfiguration wie der erste Medienschleifenabschnitt 128 ausgebildet sein kann, obwohl zu beachten ist, dass die zweite Filtermedienschleife desgleichen mit nur einem einzigen Medienschleifenabschnitt ausgebildet sein könnte.
Die erste Filtermedienschleife 120 ist radial weiter innen als die zweite Filtermedienschleife 125 vorgesehen. Die erste Filtermedienschleife 124 umfasst vorzugsweise ein Netzgewebe- oder Stahlsieb, oder ein sonstiges für die spezielle Anwendung geeignetes Medienmaterial. Die erste Filtermedienschleife 124 umfasst ein äußeres (unteres) Ende, das durch das innenliegende entfernte Ende des zylindrischen Abschnitts 121 getragen wird. Die Schleife kann in einer geeigneten Weise, beispielsweise mit Klebstoff, an dem zylindrischen Abschnitt 121 befestigt sein. Die erste Filtermedienschleife 124 erstreckt sich in Richtung des ersten Abschlussdeckels 110 nach innen (nach oben). Ein zylindrischer Flansch 148 ist an dem innenliegenden Ende der Schleife beispielsweise mit Klebstoff befestigt. Der zylindrische Flansch 148 weist einen radial nach innen gerichteten Abschnitt 149 auf. Ein ringförmiges nachgiebiges Dichtungselement 150 sitzt auf dem nach innen gerichteten Abschnitt 149 und ragt radial nach innen in Richtung der Mittelachse des Filterelements vor. Der nach innen gerichtete Abschnitt 149 definiert eine zweite kreisförmige Öffnung 151, die mit der ersten Öffnung 120 koaxial ist. Das zweite Dichtungselement 150 ist konstruiert, um gegen die zentrale Leitung 72 abzudichten, wenn das Filterelement in dem Gehäuse 50 eingebaut ist (siehe 2).
Eine zylindrische nicht perforierte Wand 156 ist radial zwischen der ersten Filtermedienschleife 124 und der zweiten Filtermedienschleife 125 angeordnet. Die zylindrische Wand 156 weist ein äußeres (unteres) Ende auf, das auf dem zylindrischen Abschnitt 121 des zweiten Abschlussdeckels 112 (der die Öffnung 120 umgibt) sitzt, und daran fluiddicht beispielsweise mit Klebstoff befestigt ist. Die Wand 156 erstreckt sich nach innen (nach oben) in Richtung des ersten Abschlussdeckels 110. Das innenliegende Ende der ringförmigen Wand umfasst einen radial nach innen gerichteten ringförmigen Flansch 157. Ein ringförmiges nachgiebiges Dichtungselement 158 sitzt auf dem ringförmigen Flansch 157 und ragt radial nach innen in Richtung der Mittelachse des Filterelements vor. Der Flansch 157 definiert eine dritte kreisförmige Öffnung 159, die koaxial zu den ersten und zweiten Öffnungen 120, 151 angeordnet ist. Die dritte Dichtung 158 ist ebenfalls so dimensioniert, das sie, wenn das Filterelement in dem Gehäuse 50 eingebaut ist (siehe 2), an einer Stelle, die axial von der zweiten Dichtung 150 beabstandet ist, und auf einer Seite, die der in der Leitung 72 ausgebildeten Öffnung 90 axial gegenüberliegt, gegen die Leitung 72 abdichtet.
Ein ringförmiger Strömungsspalt 166 ist zwischen der zylindrischen Wand 156 und der zweiten Filtermedienschleife 125 vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein ringförmiger Strömungsspalt 167 zwischen der ringförmigen Wand 156 und der ersten Filtermedienschleife 124 vorgesehen. Eine Reihe von radial vorragenden Abstandhaltern 168 ist dazu vorgesehen, um sicherzustellen, dass der Spalt 167 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Wand 156 aufrecht erhalten ist.
Wie aus 2 ersichtlich, sind die Dichtungen 123, 150 und 158 koaxial angeordnet, um für fluiddichtes Abdichten längs des Anschlussstücks 50 und der zentralen Leitung 72 zu sorgen, wenn das Filterelement in dem Gehäuse eingebaut ist. Die Dichtung 123 ist von den Dichtungen 150 und 158 radial nach außen hin beabstandet, um geeignet mit dem radial größeren Anschlussstück abzudichten. Die Dichtung 150 und die Dichtung 158 sind zueinander axial angeordnet und ragen radial nach innen gegen einen gemeinsamen zylindrischen Vorsprung, um an entgegengesetzte Seiten der in der Leitung 72 ausgebildeten Öffnung 90 gründlich abzudichten.
Wenn das Filterelement 51 innerhalb des Gehäuses 50 aufgenommen wird, wird die zentrale Leitung 72 durch die erste Öffnung 120 in dem zweiten Abschlussdeckel 112, durch die zweite Öffnung in der ersten Filtermedienschleife 124 und durch die dritte Öffnung in der zylindrischen Wand 156 entgegen genommen. Die Dichtung 123 auf dem zweiten Abschlussdeckel 112 dichtet gegen das Anschlussstück 64 ab, während die Dichtungen 150 und 158 axial entlang der Leitung 72 auf entgegengesetzten Seiten der Öffnung 90 abdichten. Der zweite Abschlussdeckel 112 nimmt den einen verringerten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 66 des Anschlussstücks 64 auf und der abgestufte Abschnitt des zylindrischen Abschnitts 121 liegt an dem innenliegenden Ende 64 des Anschlussstücks an, um das Element innerhalb des Gehäuses in seine Position zu bringen. Alternativ oder zusätzlich kann der Abschnitt des Abschlussdeckels 112 gegen die ringförmige Schulter 69 des Anschlussstücks 66 anliegen, um das Element in seine Position zu bringen.
Wie aus 2 ersichtlich, ist ein erster Strömungspfad durch den ersten Einlassanschluss 16 vorgesehen, der durch den Kanal 78 der Leitung 72 axial (nach oben), durch die Öffnung 90 radial nach außen, in den ringförmigen Strömungsspalt 166 zwischen der ersten Filtermedienschleife 124 und der zylindrischen Wand 156 axial (nach unten) und anschließend durch die erste Filtermedienschleife 124 radial nach innen verläuft. Der Treibstoff wird zunächst durch diesen Strömungspfad gefiltert, wobei schädliche Stoffe (oder zumindest solche, die der Saug- oder Umschlagpumpe schaden könnten) entfernt werden. Der Treibstoff strömt anschließend zwischen der ersten Filtermedienschleife 124 und der Leitung 72, durch die Durchgangsbohrung 80 (in dem ringförmigen Kanal zwischen dem Anschlussstück 60 und der Leitung 72) und durch den ersten Auslassanschluss 22 axial (nach unten) zu der Saug- oder Umschlagpumpe. Auf diese Weise ist ein primärer Strömungspfad von dem Tank durch die Filteranordnung hindurch zu der Saugpumpe geschaffen.
Ein zweiter Strömungspfad ist von dem Auslassanschluss der Saugpumpe, durch den zweiten Einlassanschluss 26 hindurch, durch die zweite Filtermedienschleife 125 radial nach innen, hin zu dem innenliegenden Ende des Kanals 76 in der Leitung 72 geschaffen. Der Strom strömt anschließend weiter axial (nach unten) durch den Kanal 76 und danach über den zweiten Auslassanschluss 28 nach außen zum Motor. Auf diese Weise ist ein sekundärer Strömungspfad von der Saugpumpe durch die Filteranordnung hindurch zu dem Motor geschaffen, um für eine verfeinerte Filterung zu sorgen. Zu beachten ist, dass die Dichtungen 138, 150 und 158 und die zylindrische Wand 156 den durch die Filteranordnung verlaufenden ersten und zweiten Strömungspfad strömungsmäßig voneinander trennen.
Wie auch in 2 gezeigt, umfasst das Gehäuse einen unteren Sammelbereich 160 und ein Ablassventil 161 in der unteren Stirnwand 52, so dass Fremdstoffe, die sich auf der äußeren Filtermedienschleife 125 ansammeln, nach unten in einen Bereich 160 fallen und durch den Abfluss 161 abgeführt werden können. Derartige Ablassventile sind dem Fachmann hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. US-A-4 314 689 und US-A-4 502 455). Das Element 56 lässt sich nach dessen Verbrauch selbstverständlich einfach austauschen indem der Deckel 57 abgeschraubt wird, das verbrauchte Element entnommen und durch ein neues Element ersetzt wird.
Es ist zwar bevorzugt, dass die erste Filtermedienschleife 124 als Filter für den primären Strömungspfad von dem Tank zu der Saugpumpe verwendet wird, und die zweite Filtermedienschleife 125 als Filter für den sekundären Strömungspfad von der Saugpumpe zu dem Motor verwendet wird, die Anschlüsse an den Anschlusskanäle 16, 22, 26, 28 könnten jedoch auch vertauscht werden, so dass die erste Filtermedienschleife die sekundäre Filterung für den Motor zur Verfügung stellt, und die zweite Filtermedienschleife die primäre Filterung für die Saugpumpe bereitstellt. Es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die speziell angegebenen Beispiele zu beschränken.
Dementsprechend schafft die Erfindung, wie oben beschrieben, eine neue und einzigartige Treibstofffilteranordnung und ein zugehöriges Filterelement, das eine duale Filterung eines Treibstoffs vor dessen Zufuhr an einen Motor ermöglicht. Die Treibstofffilteranordnung weist den Vorteil auf, dass für eine Filterung des Treibstoffs gesorgt ist, bevor dieser zu der Saugpumpe gelangt, und dass die Filterung des zu dem Motor strömenden Treibstoffs verfeinert ist. Das Element lässt sich nach seinem Verbrauch ohne zeitraubende Arbeitsschritte oder Verschmutzungsgefahr problemlos aus dem Gehäuse entfernen.

Claims

Filterelement (56), umfassend: eine kreisförmige nicht perforierte erste Endkappe (110); eine zweite Endkappe (112) mit einem ringförmigen nicht perforierten Abschnitt (121), der eine erste kreisförmige Öffnung (120) definiert; einen zweiten Filtermedienring (125), der um eine Mittelachse verläuft und zwischen den ersten und zweiten Endkappen (110, 112) angeordnet ist, wobei der zweite Filtermedienring (125) ein erstes Ende, das haftend an die erste Endkappe (110) gebunden ist, und ein zweites Ende, das haftend an die zweite Endkappe (112) gebunden ist, aufweist; einen ersten Filtermedienring (124), der um die Mittelachse verlaufend, in radialer Richtung im Inneren des zweiten Filtermedienrings (125) und von diesem umgeben angeordnet ist, wobei der erste Filtermedienring ein erstes Ende, das durch die zweite Endkappe (112) getragen wird und die erste Öffnung (120) in der zweiten Endkappe (112) umgibt, und ein zweites Ende, das sich axial in Richtung der ersten Endkappe (110) hin zu einer mit der ersten kreisförmigen Öffnung (120) koaxialen kreisförmigen zweiten Öffnung (151) erstreckt, aufweist; eine nicht perforierte zylindrische Wand (156), die in radialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Filtermedienring (124, 125) angeordnet ist, wobei die zylindrische Wand (156) durch die zweite Endkappe (112) getragen wird und die erste Öffnung (120) in der zweiten Endkappe (112) umgibt und sich nach innen in Richtung der ersten Endkappe (110) hin zu einer mit der ersten und zweiten kreisförmigen Öffnung (120, 151) koaxialen dritten kreisförmigen Öffnung (159) erstreckt.
Filterelement (56) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein drittes elastisches ringförmiges Dichtungselement (158), das die dritte kreisförmige Öffnung (159) in der zylindrischen Wand (156) begrenzt und in radialer Richtung nach innen gegen die Mittelachse vorspringt.
Filterelement (56) nach Anspruch 2, bei dem die zylindrische Wand (156) an einem inneren Ende der Stirnwand einen in radialer Richtung nach innen gewendeten ringförmigen Flansch (157) aufweist, der das dritte Dichtungselement (158) trägt.
Filterelement (56) nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: ein erstes elastisches ringförmiges Dichtungselement (123), das die erste kreisförmige Öffnung (120) in der zweiten Endkappe (112) begrenzt und in radialer Richtung nach innen in Richtung der Mittelachse vorspringt, und ein zweites elastisches ringförmiges Dichtungselement (150), das die zweite kreisförmige Öffnung (151) in dem ersten Filtermedienring (124) begrenzt und in radialer Richtung nach innen in Richtung der Mittelachse vorspringt.
Filteranordnung (18) mit einem Filterelement (56) nach Anspruch 4, wobei die Filteranordnung (18) umfasst: ein Filtergehäuse (50), wobei das Filtergehäuse (50) an einem geschlossenen Ende (52) des Gehäuses ein Anschlussstück (60) und eine innere zentrale zylindrische Leitung (72) aufweist, die sich axial aus dem Anschlussstück (60) in Richtung eines offenen Endes (54) des Gehäuses erstreckt, die zentrale zylindrische Leitung (72) ein Paar Strömungskanäle (76, 78) aufweist, die strömungsmäßig mit ersten und zweiten Kanälen (28, 16) in dem Anschlussstück verbunden sind, wobei einer der Strömungskanäle (76) eine Öffnung am innenliegenden Ende der Leitung (72) aufweist, und der andere der Strömungskanäle (78) an der Längsseite der Leitung (72) mit einer Öffnung (90) ausgebildet ist, wobei zwischen dem Anschlussstück (60) und der zentralen Leitung ein ringförmiger Strömungspfad (80) hin zu einem dritten Anschlusskanal (22) in dem Gehäuse, und ein weiterer Strömungspfad von einem vierten Anschlusskanal (26) her in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei das erste elastische ringförmige Dichtungselement (123) gegen das Anschlussstück (60) abdichtet, das zweite elastische Dichtungselement (150) gegen die zylindrische Leitung (22) abdichtet, und das dritte elastische Dichtungselement (58) gegen die zylindrische Leitung (72) abdichtet; einen ersten Strömungspfad, der von dem ersten Anschlusskanal (16), durch den anderen Strömungskanal (78) in der zentralen Leitung (72), über den ersten Filtermedienring(124), durch den ringförmigen Strömungspfad (80) zwischen dem Anschlussstück (60) und der zentralen Leitung (72) hin zu dem dritten Anschlusskanal (22) vorgesehen ist; und einen von dem ersten Strömungspfad getrennten zweiten Strömungspfad, der von dem vierten Anschlusskanal (26) her, durch den zweiten Filtermedienring (125), über den einen Strömungskanal (76) in der zentralen Leitung (72) hin zu dem zweiten Anschlusskanal (28) verläuft.
Filteranordnung (18) nach Anspruch 5, bei der das Gehäuse (50) eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand (51) und einen Deckel (57) umfasst, der abnehmbar an dem offenen Ende (54) der Seitenwand befestigt ist, um einen Zugriff auf das Filterelement (56) zu ermöglichen.
Filterelement (56) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Dichtungselement (150) axial zwischen dem ersten und dritten Dichtungselement (123, 158) angeordnet ist, und das zweite und dritte Dichtungselement (150, 158) in radialer Richtung nach innen in Richtung eines gemeinsamen zylindrischen Vorsprungs ragen.
Filterelement (56) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der zylindrischen Wand (156) und dem zweiten Filtermedienring (125) ein erster ringförmiger Strömungsspalt (166) vorgesehen ist, und zwischen der zylindrischen Wand (156) und dem ersten Filtermedienring (123) ein zweiter Strömungsspalt (167) vorgesehen ist.