DE68912577T2 - Filter für Dieselöl mit selbstregelnder Heizungsvorrichtung. - Google Patents

Filter für Dieselöl mit selbstregelnder Heizungsvorrichtung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter für Dieselkraftstoff mit einer selbstregulierenden Heizeinrichtung.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung einen Filter zur Anbringung an Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen.
  • Aus der FR-A-2 598 749 ist ein Filter für Dieselkraftstoff bekannt, der mit einem Heizelement aus einem Polymermaterial mit einem Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) versehen und in Form eines kreisrunden Aufsatzes gestaltet ist, welcher in einer Tragplatte angeordnet ist, die am oberen Ende des Filters stromaufwärts des Filterelements montiert und dem zum Filter zugeführten Dieselkraftstofffluß ausgesetzt ist. Mit einem Filter dieser Art ist es zwar möglich, eine Verfestigung der Paraffine an den Wänden des Filterelements bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden und wird weiters eine Selbstregulierung der von den Heizelementen emittierten Wärme als Funktion der Temperatur erzielt, doch ist der Filter nicht frei von Unannehmlichkeiten oder Nachteilen beim Betrieb.
  • Die Konstruktion des Heizelements bewirkt ein konzentriertes Aufheizen an manchen Stellen anstatt einer einheitlichen Erwärmung des gesamten Dieselkraftstoffs, wie es wünschenswert wäre.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den oben beschriebenen Nachteil des bekannten Filters zu verringern oder auszuschalten und einen beheizten Filter für Dieselkraftstoff zu schaffen, der eine einheitliche Erwärmung des gesamten Dieselkraftstoffs gewährleistet und der gleichzeitig von einfacher Bauart ist und entsprechend geringe Kosten bedingt. Dementsprechend sieht die Erfindung einen Filter für Dieselkraftstoff gemäß Anspruch 1 vor.
  • Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen hervor, in denen:
  • Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Filters ist;
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf den Filter der Fig. 1 ist;
  • Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Ansicht des Schnitts gemäß III-III der Fig. 2 ist;
  • Fig. 4 eine Grundrißansicht eines Details des Filters der vorhergehenden Figuren ist;
  • Fig. 5 eine Grundrißansicht eines anderen Details des Filters der vorhergehenden Figuren ist;
  • Fig. 6 eine Seitenansicht des Details der Fig. 5 ist;
  • Fig. 7 eine Schnittansicht gemäß VII-VII der Fig. 2 ist und ein Detail des Filters zeigt;
  • Fig. 8 eine Draufsicht von unten auf den Deckel des erfindungsgemäßen Filters ist;
  • Fig. 9 eine Ansicht entsprechend jener der Fig. 8 ist, wobei aber die Details der Fig. 4, 5 und 6 montiert sind; und
  • Fig. 10 eine Schnittansicht eines weiteren Details des Filters gemäß X-X der Fig. 8 ist.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 ist ein Filter für Dieselkraftstoff für Dieselmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dargestellt, welcher durch einen zylindrischen Becher 1 gebildet ist, in dem ein zyilndrischer Filtereinsatz 2 angeordnet ist, der von einem durchgehenden zentralen Rohr 7 gebildet ist, um welches das Filterelement 8 aus Papier gewickelt ist. Der Becher 1 ist vorteilhafterweise aus Plastikmaterial, vorzugsweise Polyamld mit Fiberglasfüllstoff hergestellt. Sein unterer Teil 9 hat einen verringerten Durchmesser und trägt dadurch neben der Schulter 4 den perforierten Boden 5 des Filtereinsatzes 2. So wird unterhalb des Filtereinsatzes eine Dekantierkammer 10 gebildet, in der das Wasser gesammelt wird, welches möglicherweise in dem zum Filter gespeisten Dieselkraftstoff vorhanden ist. Im Boden der Kammer 10 ist eine Ablaßöffnung 11 vorgesehen, die durch einen Schraubstöpsel 12 verschlossen ist.
  • Auf dem Becher 1 ist ein Deckel 14 aufgesetzt, der ebeufalls aus demselben Material wie der Becher hergestellt ist und nach dem Einsetzen des Filtereinsatzes unentfernbar an diesem befestigt wird, z.B. durch Vibrationsschweißen. Der fixe Deckel 14 ist mit einer Reihe von Löchern 16, die in einem Zwischenabstand zwischen Mittelpunkt und Umfang vorgesehen sind, und mit einem mit Gewinde versehenen zentralen Loch 17, welches in einem zum Becher 1 gerichteten Bund 18 definiert ist, versehen. Eine Ringdichtung 19 ist fest um diesen Bund herum eingepaßt, um das zentrale Rohr 7 gegen den Filtereinsatz dichtend abzuschließen. An der Außenfläche des fixen Deckels 14 sind zwei O- Ringdichtungen 20 und 22 angebracht, von denen die erste in einer Zwischenposition zwischen dem zentralen Loch 17 und den Löchern 16 und die zweite außerhalb der Löcher 16 angeordnet ist. Die Dichtungsringe 20 und 22 werden vorzugsweise durch Mitformen des Elastomermaterials, aus dem sie bestehen, in entsprechenden im Deckel vorgesehenen Auskehlungen hergestellt.
  • Der Filter ist durch einen im allgemeinen mit 25 bezeichneten entfernbaren Deckel oder Oberteil geschlossen, dessen Innere s den Fig. 8 und 9 im Grundriß gezeigt ist Der entfernbare Deckel 25 ist ebenfalls aus formbarem Plastikmaterial wie der Becher 1 und der fixe Deckel 14 hergestellt Jedoch wird während des Formens in der Mitte des Deckels 25 ein Verbindungsstück 27 aus Metail eingearbeitet, welches mit einem Außengewinde versehen ist, damit es in das zentrale Loch 17 des fixen Deckels eingeschraubt werden kann. Das Einschrauben desselben wird dadurch erleichtert, daß ein Paar diametral entgegengesetzt angeordneter Laschen 21, 23 vorgesehen ist, die mit Löchern 45, 47 zum Ansetzen eines geeigneten Werkzeugs versehen sind. Das Verbindungsstück 27 ist innerhalb eines Bundes 28 befestigt, der durch Formen mit einer ringförmigen Rippe 29 innerhalb einer Nut 30 des Verbindungsstücks 27 gebildet wird, um die Sicherung desselben in seiner Lage zu gestatten.
  • Der Bund 28 hat einen Durchmesser entsprechend jenem der O-Ringdichtung 20, wogegen der Deckel 25 einen Durchmesser entsprechend jenem der O-Ringdichtung 22 aufweist, sodaß bei Hinunterschrauben des entfernbaren Deckels 25 die beiden vorgenannten Dichtungsringe die Abdichtung gegen das zentrale Loch 17 bzw. gegen das Filteräußere gewährleisten.
  • Im Deckel 25 sind eine exzentrische Leitung 32 zum Einlassen des zu filternden Dieselkraftstoffs und eine zentrale Leitung 34 zum Auslassen des gefilterten Dieselkraftstoffs ausgebildet. Diese Leitungen verlaufen vertikal nach außen, wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, oder können in Form eines Ellbogens mit einem Verbindungsanschluß in einer horizontalen Position auf nicht dargestellte Weise, doch vollkommen äquivalent zur dargestellten Ausführungsform gestaltet sein. Weiters ist ein Endüftungsloch 33 vorgesehen, welches eine durch eine Schraube 51 geschlossene, mit Gewinde versehene Innenwand aufweist.
  • Im Deckel 25 ist die selbstregulierende Heizeinrichtung zum Erwärmen des Dieselkraftstoffs, sobald dieser den Filter von außen erreicht, vorgesehen.
  • Die Heizeinrichtung ist im Grundriß in Fig. 4 dargestellt und ist in der montierten Position in Fig. 3 gezeigt. Fig. 8 zeigt das Inhere des Deckels 25, dessen Ausgestaltung derart ist, daß er die Heizeinrichtung in Form eines Widerstands mit einem positiven Widerstandskoeffizienten (PTC) aufnehmen kann, welche so beschaffen ist, daß sie eine größere Wärmemenge bei niedrigen Temperaturen, wenn mehr Wärme für die momentane Anwendung erforderlich ist, und eine geringere Wärmemenge bei steigender Temperatur liefern kann. Solche Werkstoffe sind dem Fachmann bekannt, doch der speziell bei der Erfindung verwendete PTC-Widerstand ist aus einem Polymermaterial, das von RAYCHEM S.p.A. vertrieben wird und zur Formung in dünne und flexible Folien geeignet ist.
  • Der PTC-Polymerwiderstand 35 hat die Form eines kreisrunden Aufsatzes, mit dessen zentralem Loch 36 er am Bund 28 des entfernbaren Deckels 25 aufgepaßt werden kann Bei dieser Anordnung nimmt das Heizelement den gesamten vom in den Filter eintretenden Dieselkraftstoff durchsetzten Querschnitt des Deckels ein.
  • Das Heizelement 35 wird durch ein am Deckel 25 befestigtes, aber unterhalb des Polymerwiderstands, d.h. in einer vom Deckel entfernten Position, angeordnetes Element 40 getragen. Das Element 40 ist aus einem Metall mit guter Leitfähigkeit, beispielsweise Aluminium, hat eine Gestalt entsprechend jener des Elements 35 und ist mit drei Löchern 41, 42 und 43 zum Befestigen desselben am Deckel versehen. Im montierten Zustand sind die Löcher 41 und 42 von Stiften 24 und 26 durchsetzt (Fig. 3, 9 und 10), welche vom Deckel 25 nach innen ragen, die Funktion von Blockierelementen haben und so konzipiert sind, daß sie nach der Montage zur Bildung von abgeflachten Köpfen 37 und 37', die die Einheit aus den Elementen 35 und 40 am Deckel 25 festhalten, durch Ultraschall- oder Vibrationsschweißen gestaucht werden. Hingegen ist das Tragelement 40 vom negativen Speisekontakt des Heizelements durchsetzt, wie nachstehend erläutert wird.
  • Das Heizelement 35 ist auch mit einem Loch 38 und zwei Kerben 39, 44 in jenen der Löcher 41, 42 und 43 im Tragelement entsprechenden Positionen versehen. So passen das Loch 38 und die Kerbe 39 des Heizelements 35 auf die Stifte 24 und 26, wähend die Kerbe 44 den negativen Kontakt des Heizelements umgibt. Für den Durchtritt des Dieselkraftstoffs ist das Loch 46 am Heizelement und die Löcher 48, 49 am Tragelement 40 vorgesehen.
  • Gemäß den Fig. 5 und 6 hat das Tragelement 40 eine tasseuförmige Gestalt, wobei seine Konkavität einen Raum 50 definiert, wenn das Tragelement und das Heizelement 35 gekoppelt sind und der Dieselkraftstoff durch diesen Raum strömt.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 7 und 9 sind die Elemente 35 und 40 im montierten Zustand elektrisch verbunden, wenn der positive Kontakt in Verbindung mit dem Heizelement 35 kommt, während der negative Kontakt in Verbindung mit dem Tragelement 40 kommt, wie detailliert in Fig. 7 dargestellt ist.
  • Der positive Kontakt (Fig. 3) wird durch einen Leiter 52 hergestellt, der in den Deckel durch ein Loch eintritt, welches von einer vom Deckel abstehenden hohen Kante 53 umgeben ist Der Leiter 52 ist mit einer zylindrischen Hülse 55 mit einer elastischen Klemme 57 verbunden, die mit der Oberseite des PTC-Widerstands 35 in Kontakt steht. Die Hülse 55 ist durch eine Niete 58 mit einem Gegenkopf 59 am Deckel 25 befestigt Das Loch ist dadurch abgedichtet, daß der Raum innerhalb der Kante 53 mit einem geeigneten Klebstoff 60, z.B. auf Epoxyharzbasis, ausgefüllt ist
  • Der negative Kontakt wird durch einen Leiter 62 hergestellt, der in den Deckel durch ein Loch eintritt, welches von einer vom Deckel abstehenden hohen Kante 63 umgeben ist Der Leiter 62 ist mit einer zylindrischen Hülse 65 verbunden, die in der Kerbe 44 des Heizelements und im Loch 43 des Tragelements 40 eingesetzt und durch eine Niete 68 mit einem Gegenkopf 69 aus demselben leitenden Metall wie das Tragelement 40, mit dem eine elektrische Verbindung hergestellt wird, in ihrer Lage gesichert ist. Auch in diesem Fall erfolgt die Abdichtung unter Verwendung eines Klebstoffs 60' als Dichtmaterial.
  • Die beiden Leiter 52, 62 sind Teil des elektrischen Speisekreises, normalerweise 12 oder 24 Volt, des Kraftfahrzeugs mit Dieselmotor, an dem der Filter montiert ist.
  • Der elektrische Speisekreis des PTC-Polymerwiderstands 35 wird durch einen thermoelektrischen Schalter gesteuert, der in einem Gehäuse 70 (Fig. 1) untergebracht und mit einem nicht dargestellten, mit Gewinde versehenen Unterteil ausgestattet ist, welcher mittels des mutterförmigen Teils 72 in ein mit einem erhabenen Bund 74 versehenes Loch des Deckels 25 eingeschraubt werden kann. So ist der thermoelektrische Schalter zur Innenseite des Deckels des Filters gerichtet und der Temperatur des eintretenden Dieselkraftstoffs ausgesetzt. Nach oben hin weist er einen Sitz 76 auf, der teilweise geschnitten dargestellt ist und zur Aufnahme der Kupplungsverbindung der elektrischen Kontakte 77, 78 dient. Auch wenn eine Ausführungsform gezeigt ist, die einen Körper 70 aufweist, welcher sich vom Deckel 25 vertikal erstreckt, so ist bei einer nicht dargestellten, vollständig äquivalenten Ausführungsform zwecks Verringerung der vertikalen Gesamtdimensionen des Systems ein Bund wie der Bund 74 in ellbogenförmlger Gestalt vorgesehen und der Körper 70 somit horizontal angeordnet.
  • Der Betrieb des Heizelements wird von dem im Körper 70 untergebrachten Thermostatschalter über einer vorbestimmten Temperatur, z.B. 2ºC, gestoppt, wenn ein Aufheizen unnötig ist, da keine Gefahr einer Verfestigung der Paraffine des Dieselkraftstoffs und iufolgedessen keine Gefahr einer Verstopfung des Filters gegeben ist. Bei einer niedrigeren Temperatur wird die Heizeinrichtung jedoch eingeschaltet, und in diesem Bereich wirkt sich das selbstregulierende Verhalten des PTC-Widerstands in Hinblick auf die emittierte Wärme auf Basis des Merkmals der Erhöhung des Widerstandes mit der Temperatur aus.
  • Der von der Leitung 32 in den Filter eintretende Dieselkraftstoff trifft also sofort auf die Heizeinrichtung 35, die sich über den gesamten freien Querschnitt des Deckels 25 erstreckt. Das Ergebnis ist ein leistungsstaiker Wärmeaustausch und ein homogenes Aufheizen des Kraftstoffs über die Masse desselben, da die Heizeinrichtung keine Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen, sondern eine einheitliche Temperatur über ihre gesamte Oberfiäche aufweist. Der Dieselkraftstoff tritt dann durch das Loch 46 der Heizeinrichtung und gelangt in den zwischen der Heizeinrichtung 35 und dem Tragelement 40 definierten Raum 50, wo das Aufheizen aufgrund des anhaltenden Wärmeaustausches mit der Unterseite des Widerstands 35 und aufgrund des Kontaktes mit dem Element 40, welches ebenfalls durch Übertragung vom Widerstand 35 aufgeheizt wird, anhält. Nachdem das Aufheizen beendet ist, verläßt der Dieselkraftstoff das Tragelement 40 durch die Löcher 48 und 49 und fließt hinunter zu den Löchern 16 des fixen Deckels 14 und durch diese zum Filtereinsatz 2. Der Filtereinsatz wird von oben nach unten axial durchströmt, da das Rohr 7 nicht perforiert ist, und jegliches im Dieselkraftstoff enthaltenes Wasser oder jegliche wässerige Lösung wird in der Dekantierkammer 10 von diesem abgetrennt Die Dekantierkammer wird durch Öffnen des Lochs 11 periodisch entleert, wogegen der gereinigte Dieselkraftstoff durch das Rohr 7 nach oben steigt und über die Leitung 34 hinausfließt.
  • Die Schraube 51 am Deckel gestattet ein periodisches Ablassen der Luft, die sich im oberen Teil des Filters ansammeln und den Dieselkraftstofffluß stören kann.

Claims (7)

1. Filter für Dieselkraftstoff, umfassend einen zylindrischen Becher (1), welcher einen Filtereinsatz (2) mit einer zylindrischen Kappe enthält, einen fixen Deckel (14), der mit exzentrischen Löchern (16) zum Eintreten des Dieselkraftstoffs und mit einem axialen Loch (17) zum Austreten desselben versehen ist, und einen entfernbaren Deckel (25), der mit Leitungen für den Eintritt (32) und den Austritt (34) des Dieselkraftstoffs versehen ist, in welchem Deckel eine Heizeinrichtung (35) untergebracht ist, die durch einen einzigen PTC-Widerstand aus einem leitfähigen Polymermaterial in Gestalt eines kreisförmigen Aufsatzes gebildet ist, welcher über durch den entfernbaren Deckel gehende Leiter (52, 62) gespeist ist und von einem ebenfalls in Form eines kreisförmigen Aufbaus gestalteten Element (40) getragen ist, das vom Deckel (25) entfernt an diesem befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (40) ein tassenförmiger kreisförmiger Aufsatz ist, dessen kohkaver Teil im Montagezustand zum PTC-Polymerwiderstand (35) gerichtet ist und mit dem PTC-Widerstand eine Kreisleitung (50) definiert, und daß die den Dieselkraftstofffluß in den Filter begrenzenden Einrichtungen derart sind, daß beim Betrieb der gesamte Dieselkraftstoff durch die Leitung (50) fließt.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PCT-Polymerwiderstand (35) und das Tragelement (40) eine Mehrzahl von entsprechenden Öffnungen (38, 39, 44; 41, 42, 43) in der Nähe oder entlang des Umfangs für den Durchtritt von Einrichtungen (24, 26, 28) zur Befestigung derselben am entfernbaren Deckel (25) und Löcher (46, 48, 49) für den Durchtritt des Dieselkraftstoffs aufweisen.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (1), der fixe Deckel (14) und der entfernbare Deckel (25) aus thermoplastischem Material hergestellt sind und die Einrichtungen der Befestigung des PTC-Polymerwiderstandes (35) und des Tragelements (40) durch Stifte (24, 26) gebildet sind, die gleichfalls aus Plastikmaterial integral mit dem entfernbaren Deckel (25) hergestellt sind und von demselben nach innen ragen.
4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte einen Kopf (37) aufweisen, der nach Einsetzen der Stifte durch Verschmelzen des Endteils und gleichzeitigen Druck gebildet wird.
5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (1) und der fixe Deckel (14) durch Verschmelzen der einander berührenden Teile verbunden sind.
6. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Befestigungseinrichtungen (68) Teil des elektrischen Speisekontakts des Tragelements (40) ist und durch eine Niete mit einem Gegenkopf (69) gebildet ist, die im Loch (43) des Tragelements (40) eingesetzt ist.
7. Filter nach Anspruch 1, worin der fixe Deckel (14) ein Paar Runddichtringe (20, 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsringe durch Formen von Elastomermaterial innerhalb der jeweiligen Aufnähmesitze gebildet sind.
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