DE69911922T2 - Kraftstofffilter - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstofffilter, insbesondere solche für das Filtern von Dieselkraftstoff.
- Eines der Probleme bei Dieselkraftstoff ist, dass im Kraftstofftank eines Fahrzeugs oder eines ortsfesten Motors, sei es nun ein Auto, ein Lastwagen, eine Erdbewegungsmaschine oder ein Lokomotivenmotor oder eine andere Anwendung, die Neigung besteht, dass Wasser im Kraftstofftank kondensiert.
- Herkömmlicherweise enthalten Kraftstoffanlagen dieser Fahrzeuge einen Kraftstofffilter und einen Wasserabscheider, welcher einen großen Teil des Wassers beseitigt. Er kann es aber nicht vollständig beseitigen und dadurch besteht die Neigung, dass etwas Wasser hierdurch in den Motor gelangt, und das führt zu starker Rauchentwicklung in den Abgasen eines Dieselmotors und erzeugt einen unnötigen Verschleiß des Dieselmotors selbst.
- Daher ist es vorteilhaft, eine bessere oder zusätzliche Filteranlage zur Verwendung bei der Zufuhr von Dieselkraftstoff zur Hand zu geben.
- Es wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Filter für den Einsatz in einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoffsystem vorzusehen, wobei der Filter einen Behälter mit einem Einlass und einem Auslass sowie ein dicht in dem Behälter umschlossenes Filtermedium umfasst, dieses Filtermedium Schichten aus Alphacellulose mit dazwischen angeordneten Schichten eines weiteren nicht absorbierenden laminaren Mediums umfasst, die Hauptflächen der Alphacelluloseschichten an den Hauptflächen der Schichten des weiteren laminaren Mediums anliegen, sich die Flächen der Schichten alle in eine Richtung im Allgemeinen zwischen dem Einlass und dem Auslass erstrecken, wodurch die Strömung im Allgemeinen parallel zu den Flächen der Schichten ist, wobei die Schichten des weiteren laminaren Mediums den Druckabfall durch den Filter für den Kraftstoff verringern, wodurch für den Kraftstoff eine zugeordnete Strömungsgeschwindigkeit durch den Filter erreicht werden kann.
- Vorzugsweise werden Schichten aus Alphacellulose und dem weiteren Medium übereinander angeordnet und zusammengerollt, um eine zylindrische Masse zu bilden, welche in dem Gehäuse angeordnet wird, und der Einlass und Auslass werden so angeordnet, dass der Kraftstoff parallel zur Achse der zylindrischen Masse strömt.
- Das Material, aus welchem die weitere Schicht bzw. die weiteren Schichten hergestellt werden, kann in vielerlei Form vorliegen. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung liegt es jedoch in Form einer Gaze, zum Beispiel einer Drahtgaze, vor.
- Es ist offensichtlich, dass die relative Dicke des weiteren Mediums, z. B. Gaze, und der Alphacellulose-Schicht bzw. Schichten so gewählt werden muss, dass eine korrekte zugeordnete Strömgeschwindigkeit durch den Filter verwirklicht wird, ohne dass sich das Problem ergibt, dass der Kraftstoff die Filterwirkung des Alphacellulose umgeht.
- Vorteilhafterweise ist der Behälter aus einem relativ kostengünstigen Material gebildet, zum Beispiel Kunststoff, und die Anordnung ist als "Anschraub"-Anordnung ausgeführt. Wenn der Filter verbraucht ist, kann er entsorgt werden.
- Vorzugsweise ist dem Filter erfindungsgemäß ein Sensor in einer Form zugeordnet, welcher feststellt, wann der Druckabfall über dem Filter einen Schwellenwert übersteigt. Sobald dies eintritt, wird, um eine hinreichende Versorgung des Motors mit Kraftstoff sicherzustellen, eine Umleitung zum Filter vorgesehen und es wird ein Alarm, beispielsweise ein Warnlicht, aktiviert, um zu warnen, dass der erfindungsgemäße Filter gewechselt werden muss.
- Der Filter ist vorzugsweise stromaufwärts der Kraftstoffpumpe angeordnet, so dass der Pumpdruck nicht am Filter angelegt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Filters durch diesen Druck verringert wird.
- Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird die folgende Beschreibung lediglich beispielhaft gegeben, wobei Bezug auf die Begleitzeichnungen erfolgt. Hierbei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer Ausführung des Kraftstoffsystems mit einem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter. -
2 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung; -
2A eine perspektivische schematische Ansicht, welche die Alphacellulose und die Gaze zur Ausbildung einer zylindrischen Filtermasse zusammengewickelt zeigt. -
3 ,4 ,5 und6 mehrere unterschiedliche Formen des weiteren Mediums in schematischer Darstellung und -
7 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung. - In
1 wird eine allgemeine schematische Anordnung eines Dieselmotor-Kraftstoffzufuhrsystems mit einem erfindungsgemäßen Kraftstofffilter gezeigt. - Das Kraftstoffsystem umfasst einen Kraftstofftank
10 und eine zu einem Motor14 führende Rohranlage12 . - Wie bei herkömmlichen Kraftstoffsystem dieser Art ist ein standardmäßiger primärer Kraftstofffilter/Wasserabscheider
16 stromabwärts des Kraftstofftanks angeordnet und ist so ausgelegt, dass er den Großteil von eventuell vorhandenem Wasser, z. B. Kondensation, welches mit dem Kraftstoff gemischt ist, entfernt. - Als Nächstes findet sich in Reihe hierzu ein erfindungsgemäßer Kraftstofffilter
18 , und eine Kraftstoffpumpe20 leitet dann den gefilterten Kraftstoff zum Motor14 . - Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Kraftstofffilters wird in
2 gezeigt und diese beinhaltet ein Gehäuse22 mit einer zylindrischen Wand sowie einer gewölbten Abdeckung24 , und dieses kann zweckmäßigerweise aus Kunststoff, z. B. einem Polypropylen, gefertigt sein. Ein Boden26 ist über das offene Ende des Gehäuses22 angebracht und beinhaltet ein sich axial erstreckendes mittiges Zufuhrrohr28 , dessen unteres Ende an der Bodenplatte26 befestigt ist und dessen oberes Ende von der gewölbten Abdeckung24 beabstandet ist. - Beabstandet vom Boden
26 befindet sich eine perforierte Halterung30 . - Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau ist eine Filtermasse um das Zufuhrrohr
28 in dem Gehäuse22 über der perforierten Halterung30 angeordnet. Diese Filtermasse wird in Form des Alphacellulose-Plattenmaterials32 mit dazwischen angeordneten Schichten eines weiteren Mediums34 , wodurch eine zugeordnete Strömgeschwindigkeit für den Kraftstoff verwirklicht werden kann, gezeigt. - In einer in
2A gezeigten bevorzugten Ausführung wird dies durch Anordnen einer Platte aus Alphacellulosematerial32 und einer Schicht mit laminarem Aufbau34 , zum Beispiel Drahtgaze, übereinander und dann Rollen derselben zu einem Zylinder verwirklicht, wobei die Maße derselben so gewählt werden, dass die zusammengerollte Masse eng in das Gehäuse22 und um das Zufuhrrohr28 passt, und ihre Länge ist derart bemessen, dass bei Anbringen auf der Halterung30 über der Masse und unter der Endabdeckung24 Platz bleibt. In2A wird der Deutlichkeit halber die Dicke der Gaze stark übertrieben. Normalerweise liegt die Dicke der Gaze bei etwa der Hälfte der Dicke der Alphacelluloseschicht. Ein Beispiel, das zufriedenstellend funktioniert, ist ein Maschengeflecht mit einer Porengröße von 400 Mikron, welches bei einer 1 mm dicken Alphacelluloseschicht 0,5 mm dick ist. - Das Gaze
34 oder ein anderes die Schicht34 bildendes Material ergeben eine zugeordnete Strömstrecke durch den Filter, wodurch sichergestellt wird, dass es keinen starken Druckabfall über der Filtermasse gibt. - Wie aus
2 ersichtlich ist, wird der innere Teil des unteren Endes des mittleren Zufuhrrohrs28 bei37 geschraubt und dies erlaubt das "Aufschrauben" der Filteranordnung18 der Erfindung auf einen Zapfen36 eines Befestigungselements38 . Das Befestigungselement38 ist mit einem ringförmigen Saugkrümmer40 , der unter den Anschlüssen42 positioniert ist, in der Bodenplatte26 versehen. - Im Einsatz ist der Krümmer
40 mit dem Einlass der Pumpe20 verbunden und die Kugel des Dorns36 ist mit der von dem primären Filter/Wasserabscheider16 ausgehenden Rohranlage verbunden. Die Pumpe erzeugt eine Saugwirkung, welche Kraftstoff von dem Tank10 über den Zapfen36 und das mittlere Zufuhrrohr28 in die im Gehäuse22 ausgebildete obere Kammer saugt. Der Kraftstoff wird im Allgemeinen parallel zur Gaze oder dem anderen Material34 nach unten gesaugt und das Wasser und eine eventuell andere verbleibende, aus Teilchen bestehende Substanz wird durch die Alphacellulose32 aus dem Kraftstoff beseitigt. - Alphacellulose hat sich bei der Entfernung von verbleibendem Wasser aus Kraftstoff und insbesondere Dieselkraftstoff als besonders effektiv erwiesen.
- Das weitere Medium kann, wie gezeigt, die Form von Gaze (
3 ) haben, doch wird ebenfalls erwogen, dass es viele andere Formen haben könnte, z. B. die eines Siebs (4 ), eines gewellten oder gerippten Materials (6 ), die einer Reihe von stangenartigen Elementen, die in parallel beabstandeter oder anstoßender Beziehung an einander befestigt sind (5 ) oder jede andere Form, die ein bestimmte Strömgeschwindigkeit des Kraftstoffs durch die Filtermasse ergibt. -
7 zeigt eine alternative Bauweise des Kraftstofffilters18 . Analoge Teile werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Somit liegt ein zylindrisches Gehäuse22 vor, an welchem bei27 ein umgedrehter tassenförmiger Boden26 angeschweißt ist. Wie in der in2 und2A gezeigten Ausführung werden Alphacellulosematerial32 und ein laminarer Aufbau34 von einer der vorstehend beschriebenen Arten übereinander angebracht und zu einem Zylinder gerollt und im Gehäuse22 befestigt. In der Filtermasse ist somit ein inneres Halterungsrohr29 ausgebildet, welches in diesem Fall jedoch nicht als Zufuhrrohr dient. - Diese Konstruktion weicht nun von der von
2 sehr stark ab, insofern es einen oberen Körper50 mit einem Einlasszufuhrkanal52 , verbunden mit einem unmittelbar über der Filtermasse32 angeordneten ringförmigen Einlasskrümmer54 , gibt. Zum Abdichten des oberen Endes des Gehäuses, welches in den oberen Körper50 geschraubt ist, wird ein O-Ring55 verwendet. Der Einlasskanal52 ist ebenfalls mit einer Umgehungskammer56 verbunden, welche nahe der Mitte ausgebildet ist, wobei diese durch eine Abdeckung58 verschlossen wird. - Das Gehäuse
50 umfasst ferner einen mittleren Zapfen60 , der durch einen O-Ring62 mit dem Rohr29 dicht verbunden ist, wobei der Zapfen mit einem mittleren Auslasskanal64 versehen, welcher wiederum mit einer sich horizontal erstreckenden Auslassleitung66 verbunden ist. Diese Auslassleitung ist ebenfalls mit der Umgehungskammer56 verbunden. - Ein Vakuumdruckschalter
68 wird an dem oberen Körper50 angebracht dargestellt und wird ausgelöst, wenn der Druck in der Auslassleitung66 unter einen vorbestimmten Wert fällt. Die Betätigung dieses Schalters löst ein Magnetventil70 aus, das an der Abdeckung58 angebracht ist und einen Ventilkopf72 in der Umgehungskammer aufweist, welches mit einem Ventilsitz74 oben am Kanal64 greifen kann. Ein Alarm76 ist ebenfalls mit dem Vakuumdruckschalter68 verbunden und wird ausgelöst, wenn der Druck unter den bereits erwähnten vorbestimmten Wert fällt. - Der Einlasskanal
52 ist bei Einsatz mit dem in1 gezeigten primären Kraftstofffilter/Wasserabscheider16 verbunden und die Auslassleitung66 ist mit der Kraftstoffpumpe20 verbunden. - Das System arbeitet genau wie vorher, sollte aber der Filter blockiert werden, wird ein Absinken des Drucks in der Leitung
66 durch die Pumpe20 veranlasst, und sobald er auf einen vorbestimmten Wert abgesenkt ist, wird der Schalter68 aktiv, indem er zuerst den Alarm76 auslöst und dann das Magnetventil70 auslöst, so dass der über den Einlass52 einströmende Kraftstoff die Filtermasse über die Umgehungskammer56 umgehen kann, wobei der Kraftstoff dann weiter durch den Ventilsitz74 in die Auslassleitung66 strömt. Der Alarm warnt den Fahrer, dass er das Filterelement bald wechseln lassen sollte.
Claims (9)
- Filter für den Einsatz in einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoffsystem, wobei der Filter (
18 ) einen Behälter (22 ) mit einem Einlass (28 ,24 ,52 ) und einem Auslass (30 ,40 ,66 ) sowie ein dicht in dem Behälter umschlossenes Filtermedium (32 ,34 ) umfasst, dieses Filtermedium Schichten (32 ) aus Alphacellulose mit dazwischen angeordneten Schichten eines weiteren nicht absorbierenden laminares Mediums (34 ) umfasst, die Hauptflächen der Alphacelluloseschichten an den Hauptflächen der Schichten des weiteren laminaren Mediums anliegen, sich die Flächen der Schichten alle in eine Richtung im Allgemeinen zwischen dem Einlass und dem Auslass erstrecken, wodurch die Strömung im Allgemeinen parallel zu den Flächen der Schichten ist, wobei die Schichten des weiteren laminaren Mediums den Druckabfall durch den Filter für den Kraftstoff verringern, wodurch für den Kraftstoff eine zugeordnete Strömungsgeschwindigkeit durch den Filter erreicht werden kann. - Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schichten aus Alphacellulose und dem weiteren Medium übereinander positioniert und zusammengerollt werden, um eine zylindrische Masse zu bilden, welche in den Behälter gegeben wird, und der Einlass und Auslass so angeordnet sind, dass der Kraftstoff parallel zur Achse der zylindrischen Masse strömt.
- Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht in Form einer Gaze, zum Beispiel einer Drahtgaze, vorliegt.
- Filter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
- Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass in den Behälter ein Zufuhrrohr (
28 ,37 ) mit Gewinde umfasst, welches ein Drehen des Behälters auf den zugehörigen Motor des Kohlenwasserstoff-Kraftstoffsystems ermöglicht. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filter ein Sensor (
68 ) zugeordnet ist, welcher feststellt, wann der Druckabfall über dem Filter einen Schwellenwert übersteigt. - Filter nach Anspruch 6, welcher weiterhin eine um den Filter vorgesehene Umgehungsleitung (
56 ), welche durch den Sensor aktiviert wird, sowie einen dem Sensor zugeordneten Alarm (76 ) umfasst, wobei der Alarm aktiviert wird, um zu warnen, dass der Filter gewechselt werden muss. - Kohlenwasserstoff-Kraftstoffmotor mit einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoffzufuhrsystem mit einer Kraftstoffpumpe (
20 ) und einem Filter (18 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher in dem Kraftstoffzufuhrsystem enthalten ist. - Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (
18 ) stromaufwärts der Kraftstoffpumpe (20 ) angeordnet ist, damit ein Pumpdruck nicht am Filter angelegt wird.
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