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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstofffilter zum Filtern von
Fremdmaterial aus Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe aus
einem Kraftstofftank gepumpt wird. Genauer bezieht sich die Erfindung
auf ein innerhalb eines Kraftstofftanks angeordnetes Filtersystem
und genauer auf ein Filtersystem mit verbesserter Widerstandsfähigkeit
gegen statische Elektrizität.
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In
der vorliegenden Beschreibung wird eine Kraftstoffpumpe der Einfachheit
halber als Kraftstoffpumpe bezeichnet, ein Kraftstofftank als ein
Tank und ein in dem Tank verwendetes Filter als ein innerhalb des
Tanks befindliches Filtersystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Beispiel eines solchen innerhalb eines Tanks befindlichen Filtersystems
ist in der Deutschen Patentanmeldung P 42 42 242.6 (die der Japanischen
Patentveröffentlichung
6-213091 entspricht) beschrieben.
In diesem Beispiel ist ein Filter in Modulen aufgebaut, in dem eine
insgesamt zylindrische Filtereinheit um eine insgesamt zylindrische
Pumpe herum eingebaut wird. Das Filtermodul ist innerhalb eines
Tanks angeordnet.
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Offenbarung
der Erfindung
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Das
bekannte innerhalb eines Tanks befindliche Filtermodulsystem ist
bezüglich
der Vereinfachung der Montage der Pumpe und der Filtereinheit im
Tank sehr wirksam. Bei dieser Konstruktion wurde jedoch der Tatsache
nicht besonders Rechnung getragen, dass das Filter und der Kraftstoff
elektrisch geladen werden.
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Wenn
Kraftstoff durch das Filterelement zur Filterung von Fremdmaterial
aus dem Kraftstoff hindurchtritt, strömt der Kraftstoff gegen das
Filterelement. Wegen Reibung wird der Kraftstoff positiv geladen
und das Filterelement wird negativ geladen. Wenn der Kraftstoff
geladen ist, wird die Kraftstoffleitung ebenfalls geladen. Die Kraftstoffleitung
ist normalerweise an einem Fahrzeugkörper bzw. einer Karosserie
mittels eines isolierendem elastischem Elements befestigt, beispielsweise
einer Gummibuchse, um die Kraftstoffleitung vor Schwingungen zu
schützen.
Daher ist die Kraftstoffleitung gegenüber der Karosserie elektrisch
isoliert. Eine Aufladung bzw. Elektrifizierung der Kraftstoffleitung
bewirkt zwischen der Kraftstoffleitung und metallischen Fahrzeugteilen
neben der Kraftstoffleitung eine elektrische Entladung. Die elektrische
Entladung kann die Kraftstoffleitungswand beschädigen. In neuerer Zeit sind
als eine Folge wiederholter statischer elektrischer Entladungen einige
Fälle schwerwiegender
Kraftstoffleitungswandschäden
aufgetreten.
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Weiterhin
baut sich, wenn das Filterelement geladen wird, diese Ladung auf
dem Filterelement auf und das elektrische Potential nimmt zu. Als
Folge kann die Lebensdauer des Filterelements verkürzt werden
und/oder es können
Funkenentladungen erzeugt werden. Wenn die Filterabdeckung, die
die Filteroberfläche
bildet, aus einem nichtleitenden Material, wie einem Harz, besteht,
ist die Möglichkeit
der Entstehung einer Funkenentladung vermindert. Das Harz verschlechtert
sich jedoch als ein Ergebnis dieser Elektrifizierung und somit ist
die Filterlebensdauer verkürzt.
Wenn die Filterabdeckung aus einem leitenden Material, wie einem
Metall, besteht, wird die Lebensdauer nicht merklich verkürzt, die
Funkenentladungen entstehen jedoch leichter. Somit entstehen durch
die bei der Filterung erzeugte Ladung ernsthafte Probleme für das Filter
und die Kraftstoffleitung.
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Bei
dem bekannten Filter wurde dem statischen Ladungsaufbau kein spezielles
Augenmerk gewidmet. Beispielsweise wird bei dem bekannten Filter
der Kraftstoff durch eine bezüglich
des zylindrischen Filterelements axiale Strömung und nicht einer radialen
Strömung
gefiltert. Die Menge statischer Ladung, die in dem Kraftstoff oder
an dem Filterelement erzeugt wird, wenn der Kraftstoff durch das
Filterelement zur Filterung von Fremdmaterial aus dem Kraftstoff
hindurchtritt, wird nicht nur von der Gesamtmenge von durch das
Filter hindurchtretendem Kraftstoff beeinflusst, sondern auch durch
die Strömungsgeschwindigkeit
und die Zeitdauer, die der Kraftstoff zum Durchtritt durch das Filterelement
benötigt.
Je höher
die Strömungsgeschwindigkeit,
je stärker
wird das Filterelement elektrisch geladen. Weiterhin, je länger die
für den
Durchtritt des Kraftstoffes durch das Filterelement erforderliche
Zeitdauer ist, umso stärker
bzw. leichter wird das Filterelement elektrisch geladen.
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Wenn
ein zylindrisches Filterelement zum Filtern des Kraftstoffes verwendet
wird, sind, wenn das Filterelement derart konstruiert ist, dass
der Kraftstoff axial durch es hindurchströmt, die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit,
die Berührstrecke des
Kraftstoffs mit dem Filterelement und die für den Durchtritt des Kraftstoffes
durch das Filterelement erforderliche Zeitdauer vergrößert im
Vergleich mit einem Filterelement, bei dem der Kraftstoff radial
durch das Filterelement strömt.
Wenn der Kraftstoff dagegen radial strömt, sind die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit,
die Berührstrecke
des Kraftstoffes mit dem Filterelement und die für den Durchtritt des Kraftstoffes
durch das Filterelement erforderliche Zeitdauer vermindert. Folglich
ist die Menge an elektrischer Ladung, die an einem Filterelement,
durch das der Kraftstoff radial strömt, deutlich kleiner als bei einem
Filterelement der Axialströmungsbauweise. Dennoch
wird bei dem bekannten in dem Tank angeordneten Filtersystem das
Axialkraftstofffilterverfahren verwendet und es wurde kein Versuch
gemacht, zu verhindern, dass das Filter und der Kraftstoff elektrisch
aufgeladen werden.
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Das
gebräuchlichste
Verfahren zur Verhinderung einer Aufladung des Filters besteht darin,
die elektrische Ladung zu entladen. Es besteht allgemein die Ansicht,
dass die elektrische Ladung nicht entladen werden kann, wenn die
Filterabdeckung bzw. der Filterdeckel, der die Filteroberfläche bildet, aus
Harz besteht. Daher besteht bei üblichen
Konstruktionen die Filterabdeckung aus Metall und zwischen der metallischen
Abdeckung und der Fahrzeugkarosserie oder ähnlichem ist ein Erdungsdraht angeschlossen,
so dass die auf der Filterabdeckung aufgebaute elektrische Ladung
zu der Fahrzeugkarosserie oder ähnlichem
entladen wird. Wenn das Filter aus Metall besteht, sind die Herstellkosten
erhöht und
die Designmöglichkeiten
der Ausbildung der Abdeckung begrenzt. Im Hinblick auf diese Faktoren wurde
in der Internationalen Patentanmeldung WO 92/04097 (entsprechend
der Japanischen Patentveröffentlichung
6-500373) ein Verfahren vorgeschlagen und beschrieben, bei dem die
Filterabdeckung aus einem leitfähigem
Harz besteht. Diese Veröffentlichung
beschreibt eine Technik, bei der die Filterabdeckung aus einem leitfähigem Harz
hergestellt ist und zwischen der Abdeckung und der Fahrzeugkarosserie
ein Erdungsdraht angeschlossen ist, so dass die auf der Filterabdeckung
aufgebaute elektrische Ladung entladen wird.
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Bei
einer solchen Konstruktion, bei der die Filterabdeckung aus einem
leitfähigen
Material hergestellt ist, wie einem Metall oder einem leitfähigem Harz,
und mit einem Erdungsdraht verbunden ist, um die auf dem Filter
aufgebaute elektrische Ladung zu entladen, bestehen jedoch einige
Nachteile. Zunächst,
die elektrische Ladung an dem Filter kann zwar entladen werden,
aber die elektrische Ladung im Kraftstoff kann nicht entladen werden.
Weiter werden keine Maßnahmen
unternommen, die Aufladung der Kraftstoffleitung zu verhindern.
Wie weiter oben beschrieben, wird, wenn die Kraftstoffleitung, die
normalerweise mit einer Fahrzeugkarosserie oder ähnlichem über ein isolierendes Bauteil,
wie eine Gummibuchse, verbunden ist, elektrisch geladen wird, werden
Funkenentladungen zwischen der Kraftstoffleitung und der Fahrzeugkarosserie
erzeugt, die die Kraftstoffleitung ernsthaft beschädigen können. Dieses
Problem wird nicht eliminiert, selbst wenn die Filterabdeckung aus
einem leitfähigem
Material hergestellt ist und an einen Erdungsdraht angeschlossen ist.
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Weiter,
wie in der WO 92/04097 beschrieben, wenn die Filterabdeckung aus
einem leitfähigem Harz
besteht, kann der spezifischen Volumenwiderstand der Filterabdeckung
nicht signifikant vermindert werden, und das Elektrifizierungspotential
kann nicht auf Null vermindert werden, selbst wenn mit der Filterabdeckung
ein Erdungsdraht verbunden ist. Es ist besonders schwierig, den
spezifischen Volumenwiderstand gleichmäßig zu vermindern und einige Bereiche
der Filterabdeckung neigen dazu, einen lokal hohen Widerstand zu
haben. Als Folge neigen einige Bereiche zu einem lokal hohen elektrischen
Potential. Wenn die Bereiche mit hohem Potential während des
Austausches des Filters oder bei einem ähnlichen Vorgang in die Nähe des Tanks
gelangen, kann eine Funkenentladung erzeugt werden. Weiter treten
konzentrierte elektrische Entladeströme durch das leitfähige Harz
in der Nachbarschaft des Montagebereiches des Erdungsdrahtes hindurch,
so dass das Harz degenerieren kann.
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Wenn
die Filterabdeckung aus Metall besteht, können die meisten der vorstehenden
Probleme gelöst
werden. Es bleiben jedoch ernsthafte Probleme noch ungelöst, wie
die erhöhten
Herstellkosten der Filterabdeckung und die beschränkten Designmöglichkeiten
für die
Filterabdeckung. Weiter ist das Problem, dass der Kraftstoff oder
die Kraftstoffleitung elektrisch geladen werden, nicht gelöst.
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Die
DE-A-4444854 beschreibt ein innerhalb des Tanks befindliches Filtersystem
mit den Merkmalen der Oberbegriffe der beigefügten Ansprüche 1 und 2. Ein wichtiger
Aspekt dieses bekannten Filtersystems liegt darin, die Pumpe auf
einfache Weise in dem Filtergehäuse
zu montieren. Es ist ein Rücklaufpfad
vorgesehen, durch den Rücklaufkraftstoff
in den Tank zurückströmt.
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Die
EP 07 544 831 A1 beschreibt
ein innerhalb eines Tanks angeordnetes Filtersystem, bei dem das
Filtergehäuse
aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist und die Strömungsrichtung
des Kraftstoffes durch das Filterelement insgesamt axial gerichtet
ist.
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Die
DE 42 42 242 A1 beschreibt
ein Filtersystem, bei dem ein Tragelement, das auch als Filtergehäuse dient,
aus Harz besteht. Die Strömungsrichtung
des von den Filterelementen gefilterten Kraftstoffes ist in den
Ausführungsformen,
die die Merkmale des Oberbegriffs des beigefügten Anspruchs 1 enthalten,
insgesamt axial.
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Eine
Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein innerhalb eines Tanks befindliches
Filtersystem zu schaffen, das das mühsame Problem der elektrischen
Ladung, das bei herkömmlichen
Filtersystemen besteht, wirksam angeht.
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Eine
erste Lösung
dieser Aufgabe wird mit einem Filtersystem entsprechend dem beigefügten Anspruch
1 erzielt.
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Eine
weitere Lösung
der Erfindungsaufgabe wird mit einem Filtersystem entsprechend dem
beigefügten
Anspruch 2 gelöst.
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Bei
beiden Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen innerhalb
eines Tanks angeordneten Filtersystems strömt Rückströmkraftstoff längs des Filters,
wodurch elektrische Ladung entladen wird und zusätzlich Geräusche vermindert werden, die von
dem in den Kraftstofftank gelangenden Rücklaufkraftstoff erzeugt werden.
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Die
Unteranspruche 3 bis 5 sind auf weitere vorteilhafte Merkmale der
erfindungsgemäßen Filtersysteme
gerichtet.
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Das
erfindungsgemäße Filtersystem
benötigt
kein spezielles leitfähiges
Harz und eliminiert die Notwendigkeit, einen Erdungsdraht mit der
Filterabdeckung zu verbinden.
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Bezüglich eines
Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Abdeckung eines insgesamt
zylindrischen Filterelements, das zur Verwendung in einem Tank angeordnet
ist, aus einem nichtleitenden Harz hergestellt, und das Filterelement
ist von der Bauart, die Fremdmaterial aus dem Kraftstoff filtert, indem
der Kraftstoff radial durch es hindurchströmt. Die vorgenannte WO 92/04097
beschreibt die Verwendung eines Filterelements, das Fremdmaterial aus
dem Kraftstoff filtert, indem der Kraftstoff radial durch es hindurchströmt, und
das eine Abdeckung für das
Filterelement aus einem nichtleitenden Harz bildet. Das Filter dieser
bekannten Konstruktion wird jedoch außerhalb des Kraftstofftanks
verwendet. Entsprechend wurde in dieser Veröffentlichung erkannt, dass
die Harzfilterabdeckung durch die Elektrifizierung bzw. Aufladung
bei Verwendung dieser Art von Filter beschädigt werden könnte. Deshalb
wird in der Veröffentlichung
vorgeschlagen, die Filterabdeckung aus einem leitendem Harz herzustellen,
um ein solches Auftreten zu verhindern.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung führten verschiedene Versuche
durch und fanden heraus, dass eine Filterabdeckung aus nichtleitendem Harz
innerhalb des Tanks angeordnet werden kann und eine rasche Zersetzung
der Harzabdeckung als Folge einer Elektrifizierung der nichtleitenden
Harzabdeckung verhindert werden kann, wenn der Kraftstoff radial
durch das Filterelement hindurchströmt, so dass das Filterelement
nicht in einfacher Weise geladen wird. Auf diese Weise kann eine
lange Betriebszeit erzielt werden. Folglich ist es den Erfindern der
vorliegenden Erfindung erstmals gelungen, ein innerhalb eines Tanks
befindliches Filtersystem mit einer nichtleitenden Harzabdeckung
dem Handel verfügbar
zu machen.
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Bei
dem Filter entsprechend diesem Aspekt der Erfindung ist die Filterabdeckung
nicht mit der Fahrzeugkarosserie oder ähnlichem masseverbunden, und
deshalb ist ihr Elektrifizierungspotential nicht Null. Da die Filterabdeckung
jedoch aus einem nichtleitenden Material mit einem hohen spezifischen Volumenwiderstand
hergestellt ist, wird eine rasche Bewegung der elektrischen Ladung
verhindert. Selbst wenn die aus Harz bestehende Filterabdeckung
in die Nähe
eines metallischen Teils mit unterschiedlichem elektrischen Potential
gebracht wird, wird somit keine Funkenentladung erzeugt.
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Bezüglich eines
anderen Aspekts der Erfindung ist bei einem Filter, das durch Zusammenbau eines
insgesamt zylindrischen Filterelements um einen äußeren Umfang einer insgesamt
zylindrischen Pumpe hergestellt ist, die Oberfläche des Filterelements aus
einem nichtleitenden Material hergestellt, und das insgesamt zylindrische
Filterelement ist von der Bauart, die Fremdmaterial aus dem Kraftstoff
filtert, indem der Kraftstoff radial durch es hindurchströmt. Bei
dieser Art von Filterelement kann die Menge elektrischer Ladung
vermindert werden.
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Durch
Abdecken des Filterelements mit einer nichtleitenden Abdeckung und
durch deren Anordnung innerhalb eines Tanks wird daher eine Koronaentladung
von der Oberfläche
der Abdeckung her erzeugt, wenn die Abdeckung über dem in dem Kraftstoff befindlichen
Tank freiliegt, um dadurch elektrische Ladungsprobleme zu verhindern.
Die Energie der Koronaentladung ist gering, so dass keine speziellen
Probleme dadurch verursacht werden. Als Folge von Koronaentladungen
kann die Menge elektrischer Ladung auf der Filterabdeckungsoberfläche somit
in einem solchen Ausmaß verringert
werden, dass die Lebensdauer der Harzabdeckung nicht verkürzt wird.
Da die Filterabdeckung aus einem nichtleitenden Material mit einem
hohen spezifischen Volumenwiderstand hergestellt ist, wird des weiteren
eine rasche Bewegung der elektrische Ladung verhindert bzw. begrenzt.
Somit entsteht, selbst wenn die Harzfilterabdeckung in die Nähe eines
metallischen Teils mit unterschiedlichem elektrischen Potential
gebracht wird, keine Funkenentladung erzeugt.
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Bezüglich eines
weiteren Aspekts der Erfindung hat das Filterelement zwei Abdeckungen.
In der vorliegenden Beschreibung wird die innere Abdeckung Mantel
genannt und die äußere Abdeckung Gehäuse genannt.
Sowohl der Mantel als auch das Gehäuse decken das Filterelement
ab. Zumindest die äußere Abdeckung
(Gehäuse)
besteht aus nichtleitendem Material und das Filter ist innerhalb
eines Tanks angeordnet. Mit einer solchen Konstruktion kann die
auf der Filteroberfläche
erzeugte elektrische Ladung in einem Ausmaß derart vermindert werden, dass
die Gehäuselebensdauer
nicht verkürzt
ist.
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Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
der besten Arten zur Ausführung
der Erfindung verständlicher.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Aufsicht, die
eine Filtereinheit entsprechend einer ersten Ausführungsform
zeigt, die in einem erfindungsgemäßen Filter verwendet wird;
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2 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie A-C in 1;
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3 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie B-C in 1;
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4 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie D-D in 3;
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5 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie E-E in 3;
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6 ist eine perspektivische
Ansicht eines Filterelements der ersten Ausführungsform;
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7(a) und 7(b) zeigen ein Schildbauteil des Filterelements;
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8 ist eine Aufsicht, die
ein Filter entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt:
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9 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie F-F in 8;
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10 ist eine graphische Darstellung
der Beziehung zwischen der Strömungsmenge
und der Strömungsgeschwindigkeit
(a) bei Verwendung eines Filterelements mit einer Honigwabenstruktur
und (b) bei Verwendung eines Filterelements, das durch Falten des
Filters zu einer chrysanthemenartigen Gestalt ausgebildet ist;
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11 ist eine graphische Darstellung,
die die elektrische Ladung (a) bei Verwendung eines Filterelements
mit einer Honigwabenstruktur und (b) bei Verwendung eines Filterelements,
das durch Falten des Filters zu einer chrysanthemenartigen Gestalt ausgebildet
ist, zeigt;
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12 ist eine Aufsicht auf
ein Filter entsprechend einer zweiten Ausführungsform;
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13 ist eine Ansicht eines
Schnittes längs der
Linie G-G in 14;
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14 ist eine Aufsicht, die
an das Filter angebaute Anbauteile zeigt;
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15 ist eine Schnittansicht
einer Filtereinheit entsprechend einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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16 ist eine Schnittansicht
eines Filters entsprechend der dritten Ausführungsform;
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17 ist ein Filterelement,
wie es in einem bekannten Filter verwendet wird und
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18 ist eine graphische Darstellung,
die die Beziehung zwischen elektrischer Entladungsenergie und Ladungspotential
in Beziehung zu dem spezifischen Volumenwiderstand einer Filterabdeckung
zeigt.
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Beste Arten
der Ausführung
der Erfindung
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Beste
Arten der Ausführung
der Erfindung werden im folgenden erläutert.
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Erste Ausführungsform
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Ein
Filterelement 7 wird zunächst erläutert. Wie am besten aus 7(a) ersichtlich, wird das
Filterelement 7 gebildet, indem ein blattartiges Filtermaterial 7D längs einer
Mehrzahl paralleler Linien gefaltet wird und das gefaltete Material
zu einem insgesamt C-förmigen
Querschnitt gebogen wird. Eine insgesamt C-förmige obere Endplatte 7A und
eine insgesamt C-förmige
untere Endplatte 7C sind an den oberen und unteren Endflächen des
Filtermaterials 7D befestigt. Weiter ist ein Paar von Seitenendplatten 7B an
den seitlichen Enden des Filtermaterials 7D befestigt.
Das Filtermaterial 7D und jede der Endplatten 7A, 7B, 7C sind
aneinander ohne Spielraum befestigt, so dass Wasserdichtheit besteht.
Ein nachgiebiges Schildelement 8 (8A, 8B, 8C)
ist an der Außenseite
der zugehörigen
Endplatten 7A, 7B, 7C befestigt. Das
Schildelement 8 wird in enge Berührung mit einer Innenwand eines
Mantels 2 gebracht, der weiter unten beschrieben wird,
wenn das Filterelement 7 innerhalb des Mantels 2 angeordnet
wird. Als Filterelement können
verschiedene Arten von Filterelementen anders als das gefaltete
Filtermaterial 7D verwendet werden, wie beispielsweise
eine Honigwabenstruktur oder eine Vortexstruktur. Weiter kann ein
Schildelement 20, wie in 7(b) gezeigt,
anstelle des Schildelements 8 verwendet werden.
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Als
nächstes
wird der Mantel 2 zur Aufnahme des Filterelements 7 erläutert. 1 bis 3 zeigen das innerhalb des Mantels 2 aufgenommene
Filterelement 7, welche Kombination eine Filtereinheit
umfasst. 1 ist eine
Aufsicht, die das Filterelement 1 entsprechend der ersten
Ausführungsform
zeigt. 2 ist die Ansicht
eines längs
der Linie A-C in 1 genommenen
Schnittes und 3 ist
eine Ansicht eines längs
der Linie B-C in 1 genommenen
Schnittes.
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Wie
in 1 bis 3 dargestellt, besteht der Mantel 2 der
Filtereinheit 1 aus einem Mantelkörper 2A und einer
Mantelkappe 2B, die beide aus einem elektrisch leitenden
Harz oder einem nichtleitendem Harz hergestellt sind. Der Mantelkörper 2A weist
eine doppelzylindrische Struktur mit einem Boden auf, die eine innere
Umfangswand 3, eine äußere Umfangswand 4 und
eine insgesamt ringförmige
Bodenwand 3A aufweist, die die innere und die äußere Umfangswand 3 und 4 verbindet.
Wie deutlich in 1 gezeigt,
hat der Mantel 2 einen insgesamt D-förmigen Querschnitt. Genauer
ist, wie am besten in 5 dargestellt,
ein Umfangsbereich der äußeren Umfangswand 4 abgeschnitten
und endet an Umfangsenden 4A. Die Umfangsenden 4A der äußeren Umfangswand 4 sind
mit der inneren Umfangswand 3 über eine Seitenwand 3B verbunden.
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Das
Filterelement 7 ist in einen insgesamt C-förmigen Raum
zwischen der Innenumfangswand 3 und der äußeren Umfangswand 4 eingesetzt.
Dann verschließt
die Mantelkappe 2B die offene Oberseite des Mantelkörpers 2A.
Auf diese Weise ist der Mantel 2 ausgebildet und die Filtereinheit 1 aufgebaut. Dabei
ist das insgesamt C-förmige
Schildelement 8A in fester Berührung mit der Mantelkappe 2B,
die verhindert, dass Kraftstoff durch einen Zwischenraum hindurchtritt,
der sonst zwischen dem Filterelement 7 und der Mantelkappe 2B ausgebildet
sein kann. Das insgesamt C-förmige
Schildelement 8C ist ebenfalls in fester Berührung mit
der Bodenplatte 3A, die verhindert, dass Kraftstoff durch
einen Zwischenraum hindurchtritt, der sonst zwischen dem Filterelement 7 und
der Bodenplatte 3A ausgebildet sein kann. Weiter sind die
insgesamt linearen Schildelemente 8B in fester Berührung mit
der Seitenwand 3B, was verhindert, dass Kraftstoff durch
einen Zwischenraum hindurchtritt, der sonst zwischen dem Filterelement 7 und
den Seitenwänden 3B ausgebildet
sein kann. Mit den vier fest gegen die Innenseite des Mantels 2 gepressten
Umfängen
des Filterelements 7 ist der insgesamt C-förmige Querschnitt zwischen
der innere Umfangswand 3 und der äußeren Umfangswand 4 durch
das Filterelement 7 unterteilt, wobei eine wasserdichte
Abdichtung besteht. Wenn das Filterelement 7 oder der Mantel 2 selbst
eine Schild- bzw. Abschirmfunktion haben, ist das Schildelement 8 nicht erforderlich,
um den Zwischenraum mittels des Filterelements 7 in wasserdichter
Weise in einen äußeren Zwischenraum
und einen inneren Zwischenraum zu unterteilen.
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Wie
in den 2 und 3 deutlich gezeigt, hat die
Mantelkappe 2B ein Einlassmontageloch 11, das mit
einer Kraftstoffeinlasskammer 9 (dem von dem Filterelement 7 und
der äußeren Umfangswand 4 umgebenen
Raum) über
einen Kraftstoffpfad 12 und eine Kraftstoffeinlassöffnung 13 kommuniziert.
Weiter hat, wie am besten in 3 dargestellt,
die Mantelkappe 2B ein Auslassmontageloch 15,
das mit einer Kraftstoffauslasskammer 10 (den von dem Filterelement 7 und
der inneren Umfangswand 3 umgebenen Raum) über eine
Kraftstoffauslassöffnung 14 kommuniziert.
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Wie
aus 1 deutlich ersichtlich,
ist das insgesamt C-förmige
Schildelement 8 an einer Stelle befestigt, die gegenüber dem
Krümmungszentrum des
Filterelements 7 versetzt ist, so dass die relativ große Krafstoffeinlassöffnung 13 an
der äußeren Umfangsseite
des Filterelements 7 ausgebildet werden kann (um genau
zu sein, das Schildelement 8) und die relativ große Kraftstoffauslassöffnung 14 ebenfalls
an dessen innerer Umfangsseite ausgebildet sein kann. Das Schildelement 8 ist
an der rechten Seite der 1 einwärts verschoben,
um einen großen
Raum an dessen äußerer Umfangsseite
sicherzustellen, während
das Schildelement 8 an der linken Seite der 1 auswärts verschoben ist, um einen großen Raum
an dessen innerer Umfangsseite sicherzustellen. Auf diese Weise
ist eine genügend große Fläche für die Öffnungen
der Kraftstoffeinlassöffnung 13 und
der Kraftstoffauslassöffnung 14 sichergestellt.
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Wie
klar in 1 und 2 gezeigt, ist an der Oberseite
der Mantelkappe 2B ein zylindrischer Bereich 16 ausgebildet,
der geeignet ist, Rücklaufkraftstoff
von einem Motor oder einem Druckregler aufzunehmen. Der zylindrische
Bereich 16 hat eine Unterseite, die von der Mantelkappe 2B verschlossen
ist, und eine Mehrzahl von an seiner Seite ausgebildeten Öffnungen 17.
Kraftstoff strömt
in den Zylinder 16, strömt
durch die Mehrzahl von Öffnungen 17 aus
und strömt
radial aus dem zylindrischen Bereich 16 längs der
Oberfläche
der Mantelkappe 2B. In der Mantelkappe 2B ist über einem
Pumpenaufnahmeraum 5 eine Öffnung 2C ausgebildet.
Wenn eine kleine Kraftstoffmenge in dem Tank bleibt und die Öffnung 2C über der
Oberfläche
des verbleibenden Kraftstoffes freiliegt, läuft ein Teil des längs der
Oberfläche
der Mantelkappe 2B strömenden
Kraftstoffes in die Öffnung 2C.
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Der
Raum 5 zur Aufnahme einer Pumpe 30 ist innerhalb
der inneren Umfangswand 3 des Mantelkörpers 2A gebildet.
Wie in 9 dargestellt,
ist die Pumpe 30 in den Pumpenaufnahmeraum 3 durch eine Öffnung 6 in
der Unterseite des Mantelkörpers 2A eingesetzt.
Wenn die Pumpe 30 in den Pumpenaufnahmeraum 5 eingesetzt
ist, ist eine Abgabeöffnung 31 der
Pumpe 30 mit dem Einlassmontageloch 11 des Mantels 2 über ein
Distanzstück 32 und
eine Buchse 33 verbunden.
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Zwischen
der Pumpe 30 und einer inneren Umfangswand 3 ist
ein kleiner Zwischenraum vorhanden. Selbst wenn eine kleine Kraftstoffmenge
in dem Tank zurückbleibt
und das Modul über
der Oberfläche
des verbleibenden Kraftstoffes freiliegt, kann der Rücklaufkraftstoff
durch den Zylinder 16, die Öffnungen 17, die Oberseite
der Mantelkappe 2B und die Öffnung 2C der Mantelkappe 2B und
in den Spalt bzw. Zwischenraum zwischen der Pumpe 30 und
der inneren Umfangswand 3 strömen. Auf diese Weise wird der
Zwischenraum mit dem Rücklaufkraftstoff gefüllt. Der
größte Teil
des Kraftstoffes, der längs
der Oberfläche
der Mantelkappe 2B geströmt ist, strömt längs der äußeren Umfangswand des Mantelkörpers 2A abwärts. Folglich
ist die Oberfläche
des Mantels 2 ständig
mit Kraftstoff bedeckt, so dass ohne weiteres elektrische Entladungen
auftreten. Weiter fällt,
nachdem die Strömungsgeschwindigkeit
bzw. Strömungsmenge
des Rücklaufkraftstoffes
genügend
abgenommen hat, der Rücklaufkraftstoff
auf die Oberfläche des
in dem Tank verbleibenden Kraftstoffes. Daher werden Geräusche, die
von dem abtropfenden Rücklaufkraftstoff
verursacht werden, vermindert. Im Ergebnis wird eine elektrische
Ladung an dem Mantel 2 ohne weiteres entladen und wird
das Ladepotential des Mantels 2 vermindert.
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Die
integrale Baugruppe der Pumpe 30 und der Filtereinheit 1 ist
weiter in einem Gehäuse
eingeschlossen, welche integrale Baugruppe der Einfachheit halber
als ein Filter bezeichnet wird. Das Gehäuse besteht aus einem Gehäusekörper 40 und
einer Gehäusekappe 50,
die beide aus einem nichtleitenden Harz bestehen. Im vorliegenden
Beispiel umfassen der Gehäusekörper 40 und
die Gehäusekappe 50 eine
Abdeckung, die eine Oberfläche
des Filters bilden.
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Der
Gehäusekörper 40 ist
zylindrisch und hat einen mit einer Öffnung 40A ausgebildeten
Boden und eine offene Oberseite. Die integrale Baugruppe der Pumpe 30 und
der Filtereinheit 1 wird in den Gehäusekörper 40 von der offenen
Oberseite aus eingesetzt. Ein Stützelement 41 besteht
aus einem nichtleitenden Material, wie einem nichtleitenden Harz. Der
Gehäusekörper 40 hat
einen D-förmigen
Querschnitt, der der äußeren Gestalt
des Mantels 2 entspricht. Wenn die integrale Baugruppe
der Pumpe 30 und der Filtereinheit 1 in den Gehäusekörper 40 eingesetzt
werden, ist an dem unteren Ende der Pumpe 30 eine Saugöffnung ausgebildet,
die von der Öffnung 40A vorsteht.
Ein taschenartiges Primärfilter 34 ist
mit der Saugöffnung
verbunden.
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Ein
Rücklaufleitungsanschluss 56 für Rücklaufkraftstoff
und ein Versorgungsleitungsanschluss 58 zum Abziehen von
Kraftstoff aus dem Tank erstrecken sich durch die Gehäusekappe 50 und
sind an der Gehäusekappe 50 befestigt.
Eine Öffnung 54 des Versorgungsleitungsanschlusses 58,
die an der Unterseite der Kappe 50 öffnet, ist an einer dem in 1 gezeigten Auslassmontageloch 15 entsprechenden Stelle
ausgebildet. Weiter ist an einer dem in 1 gezeigten Zylinder 16 entsprechenden
Stelle eine Öffnung 57 des
Rücklaufleitungsanschlusses 56 ausgebildet,
die an der Unterseite der Kappe 50 öffnet.
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Wenn
die Gehäusekappe 50 an
dem oberen Ende 42 des Gehäusekörpers 40 befestigt
ist, ist das Auslassmontageloch 15 des Mantels 2 mit
der Öffnung 54 des
Versorgungsleitungsanschlusses 58 über ein Kraftstoffzufuhrrohr 60 und
einen O-Ring 61 verbunden. Weiter ist die Öffnung 57 des
Rücklaufleitungsanschlusses 56 dem
an dem Mantel 2 ausgebildeten Zylinder 16 gegenüberliegend
angeordnet. Zur Verbindung der Öffnung 57 mit
dem Zylinder 16 kann ein Schlauch verwendet werden. Mit 52 ist
ein Polster zum Positionieren der integralen Baugruppe der Pumpe 30 und
der Filtereinheit 1 und des Gehäuses (des Gehäusekörpers 40 und
der Gehäusekappe 50) bezeichnet.
Mit 53 ist ein Stromversorgungsanschluss bezeichnet. Mit
dem Anschluss 53 ist ein Stromversorgungsanschluss der
Pumpe 30 verbunden.
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Die
integrale Baugruppe der Pumpe 30 und der Filtereinheit 1 wird
mit dem Gehäusekörper 40 und
der Gehäusekappe 50 zusammengebaut,
um ein einteiliges Filter zu bilden. Das Filter wird in einen Tank
(nicht dargestellt) eingesetzt und darin befestigt. Die Oberfläche des
Filters enthält
eine nichtleitende Harzabdeckung (den Gehäusekörper 40 und die Gehäusekappe 50).
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Im
folgenden wird der Betrieb des Filters erläutert. Die Pumpe 30 zieht
durch das Primärfilter 34 Kraftstoff
aus dem Tank und leitet den Kraftstoff durch die Abgabeöffnung 31,
den Kraftstoffpfad 12 und die Kraftstoffeinlassöffnung 13 in
die Kraftstoffeinlasskammer 9. Der in die Kraftstoffeinlasskammer 9 eingeleitete
Kraftstoff tritt radial durch das Filtermaterial 7D des
Filterelements 7 hindurch und wird in die Kraftstoffauslasskammer 10 geleitet.
Dabei wird der Kraftstoff gefiltert. Der gefilterte Kraftstoff wird
durch die Kraftstoffauslassöffnung 14,
das Kraftstoffzufuhrrohr 60 und den Kraftstoffpfad 57 zu
dem Versorgungsleitungsanschluss 58 ausgeleitet. Ein Ende
einer Versorgungsleitung (nicht dargestellt) ist mit dem Versorgungsleitungsanschluss 58 verbunden
und das andere Ende davon ist mit einem Kraftstoffinjektor verbunden.
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Weiter
ist die Versorgungsleitung mit einem Druckregler (nicht dargestellt)
verbunden, der den Kraftstoff abgibt, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb der
Zufuhrleitung einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Rücklaufleitung
ist mit einer Kraftstoffabgabeöffnung
zum Abgeben von Kraftstoff verbunden. Der in die Rücklaufleitung
abgegebene Kraftstoff wird durch den Rücklaufleitungsanschluss 56 in
den Zylinder 16 geleitet. Der Kraftstoff strömt dann
durch die Mehrzahl von Öffnungen 17 auf
die Oberfläche
der Mantelkappe 2B aus. Ein Teil des strömenden Kraftstoffes
läuft abwärts in den
Zwischenraum zwischen der Pumpe 30 und der inneren Umfangswand 3 des Mantels 2.
Der größte Teil
des Rücklaufkraftstoffes läuft andererseits
in den Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangswand 4 des
Mantels 2 und dem Gehäusekörper 40.
Folglich berühren
die innere und die äußere Umfangswand 3 und 4 des
Mantels 2 und die innere Oberfläche des Gehäuses 40 ständig den Kraftstoff.
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Der
Kraftstoff, der über
die Rücklaufleitung rückgeleitet
ist, läuft
längs des äußeren Umfangs
der Pumpe 30 und des äußeren Umfangs
des Mantelkörpers 2A abwärts. Diese
Kraftstoffpfade haben eine lange Umfangslänge und daher eine große Querschnittsfläche. Daher
läuft der
Kraftstoff langsam in einer dünnfilmartigen
Schicht um die Pumpe 30 und den Mantelkörper 2A abwärts. Folglich
können
von dem Rücklauf
des Kraftstoffes erzeugte Geräusche vermindert
werden.
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Wenn
der Kraftstoff durch das Filterelement 7 hindurchtritt,
werden das Filterelement 7, der Mantel 2, der
Gehäusekörper 40 und
die Gehäusekappe 50 elektrisch
geladen. Die elektrische Ladung baut sich an der Oberfläche des
Gehäusekörpers 40 und der
Gehäusekappe 50 nicht
ohne weiteres auf, wenn eine relativ große Kraftstoffmenge in dem Tank
bleibt und der Gehäusekörper 40 und
die Gehäusekappe 50 auf
diese Weise den Kraftstoff über
eine relativ große
Fläche
berühren.
Elektrische Ladung neigt jedoch dazu, sich an der Oberfläche des
Gehäuseoberkörpers 40 und
der Gehäusekappe 50 ohne
weiteres aufzubauen, wenn die Menge an in dem Tank zurückbleibenden
Kraftstoff vermindert ist und deshalb der Gehäusekörper 40 und die Gehäusekappe 50 den
Kraftstoff in einem kleineren Bereich berühren.
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Die
Internationale Patentanmeldung WO 92/04097 beschreibt eine Technik,
bei der an der Filterabdeckung aufgebaute elektrische Ladung berücksichtigt
wird. Bei dieser Technik wird, um das Problem zu eliminieren, dass
die aus nichtleitendem Harz bestehende Filterabdeckung durch elektrische Ladung
zerstört
wird, die Filterabdeckung aus einem leitenden Harz hergestellt,
das mit leitenden Teilchen versehen ist, und wird ein leitender
Pfad zwischen der Abdeckung und einer Fahrzeugkarosserie sichergestellt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Studien durchgeführt, um
zu versuchen, diese Technik auf ein in einem Tank befindliches Modulsystem
gemäß der Erfindung
zu übertragen.
Im Ergebnis haben die Erfinder folgende überraschende Tatsachen festgestellt.
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Erstens
fanden die Erfinder bei dem Versuch, eine Filterabdeckung aus leitendem
Harz zu konstruieren, dass es schwierig ist, eine Filterabdeckung
mit über
die gesamte Oberfläche
gleichmäßig leitenden
Eigenschaften herzustellen. Es tritt häufig ein Phänomen auf, bei dem das Ladungspotential
der Filterabdeckungsoberfläche
von Stelle zu Stelle variiert. Wenn das Ladungspotential von Stelle
zu Stelle variiert und die Filterabdeckung elektrisch leitend ist, besteht
die Möglichkeit,
dass eine Funkenentladung erzeugt wird. Weiter zersetzt sich das leitende
Harz in der Nachbarschaft des Montagebereiches eines Erdungsdrahtes
rasch, wo elektrische Entladungsströme konzentriert sind. Weiter
ruft, wie in der WO 92/04097 beschrieben, die elektrische Ladung
in dem Kraftstoff oder an der Kraftstoffleitung keine ernsthaften
Probleme hervor, wenn das Filter außerhalb des Tankes nahe dem
Motor verwendet wird. Wenn das Filter jedoch innerhalb des Tanks
eingebaut wird, hat die elektrische Ladung im Kraftstoff oder an
der Kraftstoffleitung eine ernsthafte Beeinträchtigung der Lebensdauer der
Kraftstoffleitung zur Folge. Somit kann die bloße Entladung statischer Elektrizität, die sich
an der Filterabdeckung aufgebaut hat, keine Lösung des Problems der elektrischen
Ladung des Kraftstoffes oder der Kraftstoffleitung sein. Daher wurde
bei dem innerhalb des Tanks befindlichen Filtersystem, wie es in
der WO 92/04097 beschrieben ist, die präventiven Maßnahmen als nicht wirksam oder
nutzlos gefunden.
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Die
Erfinder fanden die folgenden zusätzlichen Tatsachen. Die Entladungsumgebung
des erfindungsgemäßen Filters,
das innerhalb eines Tanks verwendet wird, ist von der des Filters
gemäß der WO
92/04097, das außerhalb
des Tanks verwendet wird, völlig
verschieden. Wenn das Filter innerhalb eines Tanks verwendet wird,
ist das Filter mit Kraftstoffdampf bedeckt, selbst wenn eine kleine
Kraftstoffmenge in dem Tank bleibt und das Filter oberhalb der Kraftstoffoberfläche freiliegt.
Daher zeigt das Filter Entladungseigenschaften, die von denen eines
in einer Gasatmosphäre
befindlichen Filters verschieden sind.
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Des
weiteren kann das Ladungspotential der Filterabdeckung merklich
durch Verwendung von Rücklaufkraftstoff
zur Beschleunigung der elektrischen Entladung vermindert werden.
Im Falle eines innerhalb des Tanks befindlichen Filtersystems wird daher,
wenn das Filterelement von einer Bauart ist, die sich nicht ohne
weiteres auflädt,
die Oberfläche des
Filtermantels nicht zerstört,
selbst wenn sie nicht leitend ist. Tatsächlich werden ständig Koronaentladungen
von der nichtleitenden Filteroberfläche erzeugt. Als Folge wird
das Entladungspotential des Filters nicht in einem solchen Ausmaß erhöht, dass die
Lebensdauer der Harzfilterabdeckung verkürzt ist. Des weiteren ist,
selbst wenn die Filteroberfläche in
Berührung
mit oder in die Nähe
des Tanks bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten gebracht wird, die
Bewegung der Ladung eingeschränkt,
da die Filteroberfläche
einen großen
spezifischen Volumenwiderstand hat. Folglich kann das Entstehen
einer Funkenentladung wirksam eingedämmt werden.
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Die
vorliegende Ausführungsform
wurde auf der Basis solcher Erkenntnisse und ihrer Bestätigung konstruiert.
Wie am besten in 6 dargestellt,
wird bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Filterelement verwendet, bei dem Kraftstoff radial durch das Filterelement
hindurchtritt und die äußerste Oberfläche des
Filters aus einem nichtleitenden Material besteht. Wenn dieses Filter
innerhalb des Tanks verwendet wird, wird nicht nur das in dem Filterelement erzeugte
Entladungspotential vermindert, sondern das Oberflächenpotential
des Filters wird durch Koronaentladung ebenfalls vermindert, die
von der Filteroberfläche
aus erzeugt wird. Weiter wird eine Funkenentladung nicht ohne weiteres
erzeugt, da die Filteroberfläche
aus einem lichtleitendem Material hergestellt ist, das einen hohen
spezifischen Volumenwiderstand hat. Wenn die Filteroberfläche aus
einem nichtleitenden Material besteht, bewegt sich, selbst wenn
die Filteroberfläche
während
irgendwelcher Tätigkeiten
in Berührung
mit den Tank gebracht wird, die Ladung, die sich auf der Filteroberfläche (der
vorliegenden Ausführungsform
dem Gehäusekörper 40) aufgebaut
hat, nicht rasch weg. Folglich kann das Entstehen einer Funkenentladung
wirksam gehemmt werden.
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18 zeigt die Beziehung zwischen
der elektrischen Entladungsenergie und dem Ladungspotential und
dem spezifischen Volumenwiderstand des Elements, das die Filteroberfläche bildet.
Wenn der spezifische Volumenwiderstand 108 bis
1010 Ω × cm beträgt, wird
die elektrische Entladungsenergie niedrig gehalten und gleichzeitig
wird das Ladungspotential ebenfalls niedrig gehalten. Die elektrische Entladungsenergie
und das Ladungspotential sind innerhalb eines Bereiches von 108 bis 1010 Ω × cm in
einem guten Gleichgewicht. Daher ist es vorteilhaft, das Filtermantelmaterial
aus Materialien auszuwählen,
die einen spezifischen Volumenwiderstand innerhalb des obigen Bereiches
haben.
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Weiter
ist bei der vorliegenden Ausführungsform
das Filterelement 7 von dem Mantel 2 umgeben und
ist der Mantel 2 innerhalb des Gehäusekörpers 40 und der Gehäusekappe 50 aufgenommen.
Somit ist das Filterelement 7 doppelt abgedeckt. Wenn die äußere Abdeckung
(der Gehäusekörper 40 und
die Gehäusekappe 50 in
der vorliegenden Ausführungsform)
nichtleitend ist, wird in diesem Fall das Prinzip der vorliegenden
Erfindung erreicht. Die innere Abdeckung (Mantel 2 in der
vorliegenden Ausführungsform)
kann aus jedem Typ von Material hergestellt sein, d. h. leitfähig oder
nicht leitfähig.
In jedem Fall kann eine kontinuierliche Koronaentladung von der äußeren Abdeckung
(dem Gehäusekörper 40 und der
Gehäusekappe 50)
erreicht werden und eine Verschlechterung bzw. Zersetzung der Filterabdeckung kann
wirksam verhindert werden.
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Weiter
strömt
bei der vorliegenden Ausführungsform
Rücklaufkraftstoff
längs der
Oberflächen des
Mantels 2, des Gehäusekörpers 40 und
der Gehäusekappe 50,
so dass die elektrische Ladung, die sich auf den Oberflächen des
Mantels 2, des Gehäusekörpers 40 und
der Gehäusekappe 50 aufgebaut hat,
vermindert ist. Dieser Ladungsverminderungseffekt, der dadurch hervorgerufen
wird, dass der Rücklaufkraftstoff
längs des
Mantels und des Gehäuses läuft, ist
wirksam, wenn der in dem Tank zurückbleibende Kraftstoff vermindert
ist und die Berührfläche des
Gehäuses
mit dem in dem Tank befindlichen Kraftstoff ebenfalls vermindert
ist, so dass die elektrische Ladung an der Filteroberfläche nicht
ohne weiteres entladen wird. Weiter wird der Rücklaufkraftstoff, der in dem
Zylinder 16 aufgenommen wurde, durch die Mehrzahl von Öffnungen 17 auf
einen größeren Oberflächenbereich
der Mantelkappe 2B geleitet, so dass das Ladungspotential
der Oberfläche des
Mantels 2 oder des Gehäuses
gleichmäßig über die
gesamte Oberfläche
verringert werden kann.
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Im
Falle eines insgesamt zylindrischen Filterelements ist, wenn das
Filterelement der Bauart ist, durch die der zu filternde Kraftstoff
radial hindurchtritt, wie in 6 gezeigt,
die Durchtrittsfläche
die Länge
in Umfangsrichtung multipliziert mit der Höhe. Wenn dagegen, wie in 17 dargestellt, das Filter der
Bauart ist, durch die der zu filternde Kraftstoff axial hindurchtritt,
ist die Durchtrittsfläche
die Länge
in Umfangsrichtung multipliziert mit der Dicke des Filtermaterials.
Typischerweise ist die erstere bei weitem größer als die letztere. Wenn
die je Zeiteinheit zu filternde Kraftstoffmenge gleich ist, ist
die Durchtrittsströmungsgeschwindigkeit
im Fall des ersteren Filters daher kleiner als im Fall des letzteren
Filters. 10 zeigt die
Beziehung zwischen der Strömungsmenge
und der Strömungsgeschwindigkeit des
Kraftstoffes für
(a) ein Filter, durch das der Kraftstoff axial hindurchströmt, und
(b) ein Filter, durch das der Kraftstoff radial hindurchströmt. Bei
gleicher Strömungsmenge
ist die Strömungsgeschwindigkeit im
Fall des Axialströmungsfilters
deutlich größer als bei
dem Radialströmungsfilter.
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Die
Menge an elektrischer Ladung (Ladungspotential), die sich an dem
Filter aufbaut, wenn der Kraftstoff durch das Filter hindurchtritt,
hängt von der
Durchtrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes ab. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit
zunimmt, nimmt das Ladungspotential ebenfalls zu. 11 zeigt die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit
und dem Ladungspotential. Das Ladungspotential ist höher für (a) ein
Filter, durch das der Kraftstoff axial mit einer höheren Geschwindigkeit durchströmt und geringer
für (b)
ein Filter, durch das der Kraftstoff radial mit einer geringeren
Strömungsgeschwindigkeit
durchströmt.
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In
der Praxis wird das Entladungspotential, das sich auf dem Filter
aufbaut, auch von der Zeitdauer beeinflusst, die der Kraftstoff
benötigt,
um durch das Filter hindurchzutreten. Bei radialer Strömung ist
die Berührzeit
des Filters mit dem Kraftstoff wegen der Dünnheit des Filterelements relativ
kurz, wobei dem die Tatsache nicht entgegensteht, dass die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit
relativ gering ist.
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Bei
axialer Strömung
dagegen ist die Berührzeit
zwischen Filter und Kraftstoff relativ lang, da der Kraftstoff durch
die Höhe
des Filterelements hindurchtreten muss, wobei dem die Tatsache nicht
entgegensteht, dass die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit relativ
hoch ist. Die Verwendung eines Radialströmungsfilters anstelle eines
Axialströmungsfilters kann
daher das Ausmaß der
elektrischen Ladung, die an dem Filter erzeugt wird, merklich verringern.
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Im
Hinblick auf diese Erkenntnisse und insbesondere, wenn das Filter
innerhalb eines Tanks verwendet wird, haben die Erfinder somit verifiziert, dass
die Entstehung von Funkenentladungen verhindert werden kann, indem
ein Filterelement verwendet wird, das eine kleine Menge elektrischer
Ladung hat, weil der Kraftstoff radial hindurchströmt und weil
das Filterelement mit einem nichtleitenden Element bedeckt ist.
Auf Basis dieser Verifizierung haben die Erfinder die vorliegende
Erfindung vorgeschlagen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
bedecken beide, der Mantel und das Gehäuse das Filterelement. Bei
einer solchen Doppelstruktur sollte zumindest die äußere Abdeckung
nichtleitend sein. Es ist ohne Belang, ob die innere Abdeckung leitend oder
nichtleitend ist. Die Abdeckung zum Abdecken des Filterelementes
kann auch eine einzige Struktur sein. Beispielsweise kann das Gehäuse weggelassen
werden und der Mantel 2 kann die äußerste Oberfläche enthalten.
In diesem Fall muss der Mantel 2 nichtleitend sein.
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Zweite Ausführungsform
eines Filters
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Die 12 und 13 zeigen ein Filter, bei dem ein Druckregler 18 sowie
eine Pumpe 30, ein Gehäusekörper 40 und
eine Gehäusekappe 70 mit
der Filtereinheit gemäß 1 bis 3 zusammengebaut sind. 13 ist die Ansicht eines Schnittes längs der
Linie G-G in 14.
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Wie
bei dem in 8 und 9 gezeigten Filter ist die
Kraftstoffpumpe 30 in dem Mantel 2 der Filtereinheit 1 eingebaut
und der Mantel 2 ist in dem Gehäusekörper 40 eingeschlossen.
Der Gehäusekörper 40 wird
dann mit der Gehäusekappe 70 verschlossen.
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Dabei
ist der Druckregler 80 über
den O-Ring 61 zwischen dem Auslassmontageloch 15 und
dem Mantel 2 und einem Montageloch 74, das in
der Gehäusekappe 70 ausgebildet
ist, angebracht. Das Montageloch 74 ist über einen
Kraftstoffpfad 75 mit einem Versorgungsleitungsanschluss
verbunden.
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Die
Kraftstoffabgabeöffnung
des Druckreglers 80 ist dem Zylinder 16 zur Aufnahme
von Rücklaufkraftstoff
gegenüberliegend
angeordnet oder mit diesem verbunden. Wie bei dem Modul gemäß 8 und 9 ist ein Stromversorgungsanschluss der
Kraftstoffpumpe 30 mit einem Stromversorgungsanschluss 73 verbunden
und das Polster 52 und das Primärfilter 34 sind ebenfalls
vorhanden.
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Im
Folgenden wird die Funktion eines Filtermoduls gemäß 12 und 3 erläutert.
Von der Kraftstoffpumpe 30 gepumpter Kraftstoff wird dem
Druckregler 80 über
die Abgabeöffnung 31,
den Kraftstoffpfad 12, die Kraftstoffeinlassöffnung 13,
die Kraftstoffeinlasskammer 9, das Filterelement 7,
die Kraftstoffauslasskammer 10 und die Kraftstoffauslassöffnung 14 zugeführt. Der
Druckregler 80 gibt den Kraftstoff aus der Kraftstoffabgabeöffnung zu
dem den Rücklaufkraftstoff
aufnehmenden Zylinder 16 ab, wenn der Kraftstoffdruck innerhalb
des Kraftstoffpfades 75 einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Der in dem Zylinder 16 abgegebene Kraftstoff strömt durch
die Mehrzahl von Öffnungen 17 bis
Zylinder 16 und längs
der Oberfläche
des Mantels 2 zurück
zum flüssigen
Kraftstoff. Als Folge wird der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffpfades 75 auf
einem eingestellten Druck gehalten. Der auf den eingestellten Druck
eingestellte Kraftstoff wird über
den Versorgungsleitungsanschluss 76 und eine Versorgungsleitung
(nicht dargestellt) einem Kraftstoffinjektor zugeführt.
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14 zeigt das Filtermodul,
mit einem Sensor und anderen Anbaubauteilen zusammengebaut. In dem
verbleibenden Raum, der aus der zylindrischen Gestalt ausgeschnitten
ist und eine Konfiguration des Gehäusekörpers 40 mit D-förmigem Querschnitt
bildet, ist ein Montagebereich 80 vorgesehen. Ein Sensor 85,
wie ein Kraftstoffvorratsmessgerät oder
ein Thermistor, ist an dem Gehäusekörper 40 befestigt,
indem ein Eingriffsbereich 86 des Sensors 85 in
eine Nut 81 eines Montagebereiches 81 eingreift.
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Mit
dem an dem ausgeschnittenen Bereich der zylindrischen Konfiguration
des Gehäusekörpers 40 angebrachten
Zusatzbauteilen, wie einem Sensor, ist der äußere Durchmesser des Filters
mit solchen Zusatzbauteilen im wesentlichen gleich dem des Gehäusekörpers 40.
Daher kann das Filtermodul in den Tank durch ein kreisförmiges Montageloch
im Tank eingesetzt werden.
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Dritte Ausführungsform
eines Filters
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen ist
der Mantel in dem Gehäuse
enthalten und das Gehäuse
besteht aus einem nichtleitenden Material. Der Mantel kann jedoch
ebenfalls als Gehäuse
verwendet werden. Diese Ausführungsform
ist in den 15 und 16 dargestellt. 15 ist eine Schnittansicht
einer Filtereinheit 100 und 16 ist
eine Schnittansicht eines Filters, das durch Zusammenbau einer Pumpe
und anderen Elementen mit der Filtereinheit gebildet ist. In diesem
Fall bildet ein Mantel 102 die Oberfläche des Filters.
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Der
Mantel 102 der Filtereinheit 100 besteht aus nichtleitendem
Material, wie einem nichtleitendem Harz. Der Mantel 102 hat
eine innere Umfangswand 103 und eine äußere Umfangswand 104.
Ein Filterelement 107 ist zwischen der inneren Umfangswand 103 und
der äußeren Umfangswand 104 über ein
Schildelement 108 angebracht, so dass an der äußeren Umfangsseite
und an der innere Umfangsseite des Filterelements 107 eine
Kraftstoffeinlasskammer und eine Kraftstoffauslasskammer gebildet sind.
Eine Kraftstoffauslassöffnung 114 ist
für eine Verbindung
mit der Kraftstoffauslasskammer vorgesehen und hat ein Auslassmontageloch 115 und
ein Montageloch 116 zum Montieren eines Druckreglers 130.
Weiter weist der Mantel 102 ein Loch 118 zum Montieren
einer Montageplatte 150 an der Oberseite auf, hat eine
Einsatzöffnung 106 zum
Einsetzen der Pumpe 30 und einen Eingriffsbereich 117 zum
Montieren eines Deckels 160 an der Unterseite.
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Um
ein Filter durch Zusammenbau der Pumpe 30 mit der Filtereinheit 100 herzustellen,
wird die Pumpe 30 durch die Einsatzöffnung 106 des Mantels 102 eingesetzt
und der Druckregler 130 mit dem Montageloch 116 verbunden.
Dann wird die Montageplatte 150 an dem Gehäuse 102 montiert,
indem ein Eingriffsbereich 151 mit dem Loch 118 des
Mantels 102 in Eingriff gebracht wird. Dabei wird eine Kraftstoffzufuhrleitung 155 zwischen
dem Auslassmontageloch 115 des Mantels 102 und
einem Montageloch 154 der Montageplatte 150 angebracht.
Weiter wird das Primärfilter 34 mit
der Saugöffnung
der Kraftstoffpumpe 30 verbunden. Dann wird der Deckel 160 an
den Mantel 102 angebracht, indem der Eingriffsbereich 117 des
Mantels 102 mit einem Loch 161 des Deckels 160 in
Eingriff gebracht wird.
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Wenn
eine solche Filtereinheit 100 verwendet wird, wird an der
Oberfläche
des Mantels elektrische Ladung erzeugt, wenn Kraftstoff durch die
Filtereinheit 100 hindurchströmt. Wenn die in dem Tank verbleibende
Kraftstoffmenge klein wird, neigt die elektrische Ladung dazu, sich
ohne weiteres an der Oberfläche
des Mantels 102 aufzubauen. Zwischen der Oberfläche des
Mantels 102 und dem verdampften Kraftstoffinhalt des Tankes
werden jedoch Koronaentladungen erzeugt. Die Koronaentladung verursacht
wegen ihrer niedrigen Entladungsenergie keinerlei spezielles Problem.
Da im vorliegenden Fall der Mantel 102 aus einem nichtleitenden
Material hergestellt ist, hat er einen höheren spezifischen Volumenwiderstand
als leitfähiges
Material, so dass die an den Mantel 102 aufgebaute elektrische
Ladung nicht rasch entladen wird. Wenn der Mantel 102 während eines
Vorgangs den Tank berührt
und auf diese Weise die elektrische Ladung an dem Mantel 102 entladen
wird, ändert
sich des weiteren die aufgebaute elektrische Ladung nicht rasch.
Daher wird keine Funkenentladung erzeugt, wenn die elektrische Ladung
an dem Mantel 102 entladen wird. In der vorliegenden Ausführungsform
fehlt das Gehäuse,
so dass die Filterkosten reduziert sind.
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Anhand
der vorstehenden Ausführungsformen
wurde das Filter als durch Zusammenbau der Kraftstoffpumpe innerhalb
der Filtereinheit gebildet beschrieben. Die Kraftstofffiltereinheit
kann jedoch auch einzeln zur Verwendung innerhalb des Tanks angeordnet
sein. Weiter wurde die Querschnittsform des Mantels als D-förmig beschrieben;
sie kann jedoch auch kreisförmig,
C-förmig
oder mit unterschiedlicher anderer Gestalt ausgebildet sein. Das Gehäuse und
der Mantel wurden als aus nichtleitenden Materialien bestehend beschrieben
und der Rücklaufkraftstoff
wurde als längs
der Oberfläche des
Mantels gerichtet beschrieben; das Filter kann jedoch auch so konstruiert
sein, dass nur eine dieser Bedingungen vorliegt.
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Weiter
wurde das Kraftstofffilter mit einer Struktur beschrieben, bei der
der Mantel in dem Gehäuse
enthalten ist oder der Mantel auch als Gehäuse verwendet wird; die Struktur
des Kraftstofffilters ist jedoch nicht auf diese Strukturen beschränkt. Da
eine Funkenentladung am wahrscheinlichsten erzeugt wird, wenn der
Mantel während
eines Vorgangs in Berührung
mit dem Tank gebracht wird, soll zumindest die äußere Umfangsfläche, die
am wahrscheinlichsten in Berührung
mit dem Tank kommt, aus einem nichtleitenden Material bestehen.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist bei dem erfindungsgemäßen Filter
die Oberfläche
des Filters aus nichtleitendem Material. Auf diese Weise bewegt sich
die elektrische Ladung nicht rasch, wenn die auf der Oberfläche des
Filters aufgebaute elektrische Ladung entladen wird. Daher kann
bei einem Filter mit einfachem Aufbau verhindert werden, dass eine
Funkenentladung durch die elektrische Ladung erzeugt wird, die entsteht,
wenn Kraftstoff durch das Kraftstofffilter hindurchtritt.