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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung ist schematisch und exemplarisch anhand der beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht:
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1 veranschaulicht in einem
Schema ein Fahrzeugtreibstoffsystem, das eine Treibstofffilteranordnung
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 zeigt eine geschnittene
Seitenansicht der Treibstofffilteranordnung nach 1;
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3 zeigt eine geschnittene
Stirnansicht der Treibstofffilteranordnung, im Wesentlichen entlang
der durch die Linien 3–3
nach 2 angegebenen Ebene;
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4 zeigt eine auseinandergezogene
Ansicht der Treibstofffilteranordnung;
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5 zeigt eine geschnittene
Seitenansicht des Filterelements für die Treibstofffilteranordnung nach 2; und
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6 zeigt eine geschnittene
Seitenansicht des Gehäuses
und zugehörige
Komponenten der Treibstofffilteranordnung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.