DE8515074U1

DE8515074U1 - Elektrisch beheizbares Filter

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Publication number: DE8515074U1
Application number: DE19858515074
Authority: DE
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Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1985-07-25

Description

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Heinrich Sonntag

Justus-von-Liebig-Straße 19

D-6454 Bruchköbel

"Elektrisch beheizbares Filter"

Die Neuerung betrifft ein Filter für Flüssigkeiten, insbesondere für Dieselöl, mit einem Gehäuse,einer Zu- und Ableitung für die Flüssigkeit, einem Filterkörper und einer elektrischen Heizeinrichtung.

Manche Flüssigkeiten, darunter Dieselkraftstoff und Heizöl, neigen bei tiefen Temperaturen zum Ausscheiden von Feststoffen wie beispielsweise von Paraffinen. Man nennt diesen Vorgang auch Versulzen.

Eine 'besonders kritische Stelle sind hierbei die regelmäßig in die Flüssigkeitsleitungen eingebauten Filter, die durch Paraffinausscheidungen regelrecht blockiert werden. Auf diese Filter kann aber regelmäßig nicht verzichtet werden, insbesondere nicht in Kraftstoffleitungen von Dieselmotoren vor der Einspritzpumpe. Die betreffenden Filterkörper müssen in regelmäßigen Zeitabständen ausgewechselt werden, um die Filterwirkung zu erhalten und einen unzulässigen Druckverlust

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durch zunehmende Filterverstopfung zu vermeiden. Es handelt sich dabei um in großen Stückzahlen benötigte WegwerfteÜe, die möglichst billig herstellbar sein müssen.

Es ist zwar möglich, eine Paraffinausscheidung durch einen Zusatz von Normalbenzin mit einem bis zu 30 Volumensprozent reichenden Anteil zu unterdrücken, jedoch ist diese Möglichkeit auf Dieselkraftstoff be schränkt, und sie ist wirkungslos, wenn die Praffinausscheidung bereits eingetreten ist, d.h. bei einem plötzlichen Frosteinbruch. In diesem Falle gelangt das Normalbenzin nicht mehr bis zur kritischen Stelle im Filter.

Während in früheren Jahren meist Filteraggregate verwendet wurden, die aus einem massiven, aus Druckguß bestehenden Filtergehäuse und einem auswechselbaren Filtereinsatz bestanden, werden heute Gehäuse und Filterkörper als einstückiges Bauteil ausgeführt und mit lösbaren Anschlüssen versehen, so daß das Filter nach Erfüllung seiner zeitlich begrenzten Aufgabe als Ganzes weggeworfen wird. Hierbei gilt somit erst recht die Forderung nach einer möglichst billigen Herstellung. Das komplette Wegwerf-Filter hat allerdings den Vorteil, daß beim Filterwechsel praktisch keine Fehler gemacht werden können.

Es ist bei klassischen Filtern bekannt, das Gehäuse zur Verhinderung oder Beseitigung einer Paraffin-Ausscheidung mit einer Heizeinrichtung zu versehen.

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Wegen der guten Wärmeleitfähigkeit des Filtergehäuses und des unvermeidbaren Wärmeabflusses an die Umgebung wird hierfür jedoch eine entsprechend große Heizlei stung benötigt, die bei einem stehenden Fährzeug über längere Zeit nicht der Bordbatterie entnommen werden kann. Außerdem setzt diese Art der Beheizung eine Unterteilung in Filtergehäuse und Filtereinsatz voraus.

Durch die DE-OS 31 20 960 ist es bekannt, die Heizeinrichtung dem Filtereinsatz zuzuordnen* Dies geschieht entweder dadurch, daß der Heizleiter auf den Filtereinsatz aufgewickelt oder sogar in einzelne Filterlamellen eingewoben ist. Diese Bauweise, die gleichfalls eine Trennung in Filtergehäuse und Filtereinsatz voraussetzt, hat zwar eine Verbesserung der Heizwirkung zur Folge, führt aber dazu, daß der Filtereinsatz zusammen mit der (teuren!¹ Heizeinrichtung beim Auswechseln weggeworfen wird.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben,das bei einfachstem Aufbau und mit äußerst geringer Heizleistung eine intensive Beheizung des im Filterkörper eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumens ermöglicht.ohne daß die Heizeinrichtung Teil eines Wegwerfartikels ist.

j Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem ein-

* 25 gangs angegebenen Filter neuerungsgemäß dadurch,daß

in ein zentrales, mit der Zuleitung verbundenes und innerhalb des Filterkörpers verlaufendes Rohr eine Heizpatrone auswechselbar eingesetzt ist.

Aufgrund dieser Anordnung befindet sich die Heizpatrone

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im Zentrum des Filterkörpors> so daß der Temperaturgradient von innen nach außen verläuft. Der Filterkörper selbst wirkt somit als eine Art zusätzlicher Wärmeisolation, so daß die Temperaturverluste nach außen auf ein Minimum beschränkt werden« Diese Temperaturverluste können noch weiter reduziert werden_s Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes der Neuerung das Gehäuse außen von einer Wärmedämmenden Hülle umgeben ist.

Durch die spezielle Anordnung des zentralen Rohres wirkt dieses als rotationssymmetrische Trennwand zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite (durch den Filterkörper hindurch) . Es handelt sich mithin um eine koaxiale Anordnung der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Bauteile.

Bei der Strömungsgeschwindigkeit Null (z.B.Stillstand des Motors) erfolgt der Wärmetransport überwiegend durch Wärmeleitung in radialer Richtung, da eine Konvektion praktisch ausgeschlossen ist. Beim Betrieb (laufender Motor) wird die Wärmeübertragung durch die Strömungsgeschwindigkeit unterstützt, wobei auf beiden Seiten des zentralen Rohres das Prinzip eines GeguM-strom-Wärmetauschers vorliegt.

In besonders zweckmäßiger Weise wird die Heizleistung einstellbar bzw. regelbar gemacht, was bevorzugt durch die Ausstattung der Heizpatrone mit zwei oder mehr einzelnen Heizkörpern bzw. Heizwiderständen geschieht. ϊ Diese Heizwiderstände können untereinander auch unter-

schiedliche Wattzahlen besitzen. Bei Stillstand des

3o Verbrauchers (Motors) kann die niedrigste Heizstufe

eingeschaltet und entweder die Heizleistung in Abhängig-"

f keit von der Außentemperatur gesteuert, oder die Tem-

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peratur der Heizpatrone thermostatisch geregelt werden. Da hierfür eine mittlere Leistungsaufnahme von
etwa 10 Watt durchaus ausreichend ist, verkraftet
eine durchschnittliche PKW-Batterie durchaus einen
entsprechenden Verbrauch (Standheizung). Hierbei

gibt es auch bei tiefen Außentemperaturen keine Start- f Schwierigkeiten. Der niedrigen Leistungsaufnahme bei -■ der Standheizung kommt entgegen, daß hierbei nicht
laufend neue, unterkühlte Flüssigkeit zugeführt wird. |

Mit dem Start des Verbrauchers (Motors) ist es möglich, ι die Heizleistung zu erhöhen, beispielsweise durch ₅ automatisches Zuschalten mindestens eines weiteren f Heizkörpers bzw. eines Heizwiderstandes. Eine entsprechend erhöhte Heizleistung von beispielsweise

25 Watt kann ohne weiteres auch den Wärmebedarf durch ! die zugeführte und unterkühlte Flüssigkeit ausgleichen. |

Selbstverständlich ist es möglich, entsprechende Kon- ! trollanzeigen am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs
vorzusehen und dort auch entsprechende Schalter für | die manuelle Beeinflussung der jeweiligen Heizstufe ¹I vorzusehen.

Mit ganz besonderem Vorteil ist eine derartige Bau- i

weise bei einem Wegwerf-Filter anwendbar, bei dem \

Gehäuse und Filterkörper eine untrennbare Bauein - \

heit bilden. Ein solches Filter besteht in bekannter

Bauweise aus einem den Filterkörper außen unter Be- 1

rührung umgebenden Gehäuse und einem mit dem Gehäuse \

unverlierbar verbundenen Deckel, in denen das zen- \

trale Rohr unter Berührung des Filterkörpers auf der |

Innenseite unlösbar eingesetzt ist.

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Ein solches Filter ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes der Neuerung dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Rohr den Deckel nach außen durchdringt und, vom Deckel ausgesehen, zunächst mit der seitlich einmündenden Zuleitung und dann mit einer Kupplung versehen ist, deren eines Kupplungsteil dicht mit der Heizpatrone verbunden ist.

Es handelt sich also darum, bei einem bekannten Wegwerf-Filter das zentrale Rohr an seinem einen Ende nach außen hin zu öffnen und den Rand dieser öffnung einerseits und die Heizpatrone andererseits mit Teilen einer Kupplung zu versehen, die ein beliebig häufiges Trennen von Filter und Heizpatrone erlaubt.

Die Kupplung kann dabei sehr unterschiedlich aufgebaut und beispielsweise als Bajonett-Verschluß ausgebildet werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, die Kupplung als Gewindeverbindung auszuführen, d.h. die Heizpatrone mit einer Schraubkappe als Kupplungsteil zu versehen.

Bei einer solchen Bauweise ist es auch möglich, das Filter auf Sommerbetrieb umzurüsten: in diesem Fall wird einfach die Heizpatrone herausgenommen, von ihren elektrischen Anschlüssen getrennt, und der außen liegende Teil des zentralen Rohres wird durch eine einfache Kappe verschlossen, die mit dem zentralen Rohr gleichfalls eine Kupplung bildet.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Neuerung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein vollständiges Filter mit Heizpatrone im "Winterbetrieb"

und

Fig. 2 einen Teilausschnitt aus Fig. 1 bei herausgenommener Heizpatrone, d.h. im "Sommerbetrieb".

In Fig.1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 dargestellt.das aus einem tiefgezogenen Stahlblech-Topf besteht, in dessen Boden eine Entwässerungsschraube 11 eingesetzt ist. In den zylindrischen Innenraum des Gehäuses 1 ist, dicht anliegend, ein hohlzylinderischer Filterkörper 2 eingesetzt, der aus einem geeigneten Filtermaterial mit entsprechender Porosität, beispielsweise aus einem Spezialpapier besteht. Auf den die offene Seite des FiI-tergehäuses bildenden Rand ist ein Deckel 3 aufgesetzt und auf seinem Umfang 3a durch Einrollen flüssigkeitsdicht und unverlierbar mit dem Gehäuse 1 verbunden. Der Deckel 3 besitzt eine zur Gehäuseachse konzentrische Bohrung, in die flüssigkeitsdicht und gleichfalls unverlierbar ein zentrales Rohr 4 eingesetzt ist, das sich über den größten Teil der Länge zwischen Deckel und Boden des Gehäuses 1 erstreckt und allseitig dicht an der inneren zylindrischen Begrenzungsfläche des Filterkörpers 2 anliegt. Dieser ist an seinen beiden radialen Stirnseiten durch zwei gelochte Böden 5 und 5a festgelegt.

Das zentrale Rohr 4, das auf die angegebene Weise den gesamten Filterkörper 2 durchdringt,setzt sich außerhalb des Deckels 3 fort und ist, vom Deckel aus gesehen, zunächst mit einer seitlich einmündenden Zuleitung 6 versehen. Im Deckel 3 ist wiederum eine Ableitung 7

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angebracht, so daß die zu filternde Flüssigkeit zunächst durch das zentrale Rohr 4 bis unter den Filterkörper strömt,- dort in die Gegenrichtung umgelenkt wird und alsdann im Gegenstrom durch den Filterkörper 2 aufsteigt und das Gehäuse 1 schließlich durch die Ableitung 7 verläßt.

In das zentrale Rohr 4 ist unter Belassung eines relativ engen hohlzylindrischen Ringspalts 4a eine außen im wesentlichen zylindrische Heizpatrone 8 eingesetzt, die durch eine kupplung 9 in koaxialer Lage zum Rohr 4 gehalten wird. Die Kupplung 9 besteht, dabei aus einem mit dem Rohr 4 fest verbundenen Kupplungsteil 9a mit einem Außengewinde (Fig.2) und aus einem fest mit der Heizpatrone 8 verbundenen Kupplungsteil 9b mit einem komplementären Innengewinde. Das Kupplungsteil 9b ist dabei als Schraubkappe ausgebildet und läßt sich unter Zwischenschaltung einer nicht näher bezeichneten Ringdichtung flüssigkeitsdicht mit dem Kupplungsteil 9a verbinden.

Die Heizpatrone 8 ist in herkömmlicher Weise ausgeführt, d.h. sie besitzt in ihrem Inneren einzelne Heizkörper bzw. Heizwiderstände, die in eine keramische Isoliermasse eingebettet sind und über eine entsprechende Anzahl äußerer Anschlußklemmen mit Masse sowie mit dem positiven Pol einer Stromquelle verbunden sind, so daß die abgestufte Einstellung unterschiedlicher Heizleistungen möglich ist. Sichtbar ist hier nur der Metallmantel der Heizpatrone.

Beim Betrieb des Filters stellt sich in dem Ringspalt 4a eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit ein,die einen guten Wärmeübergang zur Folge hat.

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Das Gehäuse 1 ist auf seiner zylindrischen Oberfläche sowie im Bereich des Bodens mit einer wafmedämmenden Hülle 12 umgeben, die abnehmbar ausgebildet ist, so daß sie mehrfach wieder verwendet werden kann. Die Hülle 12 besteht vorzugsweise aus einem porösem Werkstoff mit einer harten Oberfläche, die auch als "Hartmantelisolierung" bezeichnet wird*

Auf die gezeigte Weise kann das Gehäuse 1 mit dem Deckel 3 und allen Einbauten leicht von der Heizpatrone 8 sowie von der wärmedämmenden Hülle 12 getrennt und weggeworfen werden. Die dargestellte Filteranordnung ist alsdann durch ein neues Gehäuse 1 rasch wieder in den betriebsbereiten Zustand zu versetzen.

Während Fig.1 das Filter im "Winterbetrieb" zeigt, ist in Fig.2 das Kupplungsteil 9b mit der Heizpatrone 8 entfernt, und die obere öffnung des Rohres 4 ist durch eine Blindkappe 10 verschlossen, welche die Anschlußmaße des Kupplungsteiles 9b aufweist. Fig.2 zeigt die Verhältnisse im oberen Bereich des Filters bei "Sommerbetrieb".

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Claims

VNR: 110086 - 302/1 17.Mai 1985 - Zap/he -1- Schutzansprüche :

1. Filter für Flüssigkeiten, insbesondere für Dieselöl, mit einem Gehäuse, einer Zu- und Ableitung für die Flüssigkeit, einem Filterkörper und einer elektrischen Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in ein zentrales, mit der Zuleitung (6) verbundenes und innerhalb des Filterkörpers (2) verlaufendes Rohr (4) eine Heizpatrone (8) auswechselbar eingesetzt ist.

2. Filter nach Anspruch 1 mit einem den Filterkörper lio (2) außen unter Berührung umgehenden Gehäuse (1) und einem mit dem Gehäuse unverlierbar verbundenen Deckel (3), in den das zentrale Rohr (4) unter Berührung Jes Filterkörpers (2) auf der Innenseite unlösbar eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Rohr (4) den Deckel (9) nach außen durchdringt und vom Deckel aus gesehen zunächst mit der seitlich einmündenden Zuleitung (6) und dann mit einer Kupplung (9) versehen ist, deren eines Kupplungsteil (9b) dicht mit der Heizpatrone (8) verbunden ist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Heizpatrone (8) mit einer Schraubkappe als Kupplungsteil (9b) verbunden ist.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) außen von einer abnehmbaren wärmedämmenden Hülle (12) umgeben ist.

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-2-

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Heizpatrone ( 8 ) mindestens zwei von einem gemeinsamen Metallmantel umgebene Heizkörper besitzt.