EP2318111A1 - Kraftstofffilter - Google Patents
KraftstofffilterInfo
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- EP2318111A1 EP2318111A1 EP09753928A EP09753928A EP2318111A1 EP 2318111 A1 EP2318111 A1 EP 2318111A1 EP 09753928 A EP09753928 A EP 09753928A EP 09753928 A EP09753928 A EP 09753928A EP 2318111 A1 EP2318111 A1 EP 2318111A1
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- F02M37/42—Installation or removal of filters
Definitions
- the invention relates generally to fuel filters.
- the fuel filters are generally to fuel filters.
- Biofuels are fuels for internal combustion engines
- Biofuels have one
- biofuels include biodiesel, a fatty acid methyl ester
- the vehicles eg with heating systems, be converted.
- the vegetable oil is mixed with methanol and various reagents (especially potassium or sodium hydroxide).
- various reagents especially potassium or sodium hydroxide.
- the ester bonds of the triglycerides of the vegetable oil are separated and the resulting fatty acids esterified with the methanol (transesterification).
- transesterification the end product has a significantly lower viscosity than the untreated vegetable oil and can be used as a substitute for diesel fuel due to its physical properties.
- the esters formed are partially mono- to polyunsaturated, which leads to a reduced oxidation stability.
- Biodiesel can be used in a pure form, but also be added to the fossil diesel.
- additives must now be added to the fuels, which improve the oxidation stability.
- fuel additives In contrast to oil additives, fuel additives must be ashless, that is, no metal-containing compounds and / or salts may be used. Otherwise, deposits would form in the engine compartment during combustion.
- sulfur-containing additives unlike motor oils, the use of sulfur-containing additives must be avoided in fuels.
- Oil filters for internal combustion engines which contain active substances and remove pollutants from the oil, are disclosed, for example, in DE 101 07 034 A1 and EP 1 569 404 A1.
- active sub- used consisting of inorganic compounds such as. Metal oxides, hydroxides, bicarbonates, carbonates, alcoholates, carboxylates and the like.
- inorganic compounds such as. Metal oxides, hydroxides, bicarbonates, carbonates, alcoholates, carboxylates and the like.
- such materials are, as mentioned above, not suitable for fuel filters.
- Fuel filters are necessary components used to protect internal combustion engines by filtering out contaminants and thereby preventing damage to the engine and other downstream components such as valves, fuel injectors, fuel lines, and related components.
- Fuel can carry a large variety of contaminants from a variety of sources. This allows fuel to oxidize and form resinous deposits. In fuels with increased water solubility, bacteria can also grow that form a "slime" on the inner surfaces of fuel tanks, fuel lines and fuel filters, which can block them.
- the fuel filter can be designed as an exchangeable filter or as a replacement element.
- a typical replaceable filter comprises a filter housing, e.g. can be made of sheet metal or plastic.
- a filter element On a central tube usually a filter element is applied with a multi-layered filter medium.
- the multilayer filter medium may be star-folded but also designed as a wound filter. Accordingly, the flow is radially through the filter element or axially by a winding element which is formed in a kind of wound bag. Also, a filter element with mutually closed channels is conceivable.
- the active substances may be antioxidants. Suitable are e.g. Substances selected from the group consisting of sterically hindered alkylphenols and aromatic diamines. In particular, butylhydroxytoluene (BHT) is suitable as the active substance.
- BHT butylhydroxytoluene
- the active substances may be arranged in the filter medium of the fuel filter.
- the active substances may be arranged between two layers of a multilayer filter element.
- the active substances can be chemically bound to an impregnation of the filter element.
- the immobilized antioxidants may be disposed in a layer of a filter element such that pollutants present in the fluid are chemically or physically decomposed or bound. They can also be chemically impregnated on an impregnation of the filter element. be bound. In the impregnation may, for example, to a
- Phenol resin act.
- the active substances may e.g. as particles in
- a first layer e.g. to be made of a fleece
- FIG. 1 schematically shows the structure of a, e.g. Diesel fuel, interchangeable
- FIG. 2 shows schematically the structure of the filter element according to the invention.
- Embodiment (s) of the Invention [0018] According to the invention, the use of antioxidants in fuel filters,
- antioxidants sterically hindered alkylphenols are preferred
- BHT hydroxytoluene
- FIG. 1 shows the general structure of a diesel fuel exchange filter 10. This consists of the filter housing 12, the center tube 14 and a filter element 16 with a multi-layer filter medium 18.
- the multilayer filter medium 18 is at both ends of the central tube 14 by means of a seal 20 and an element end disc 22nd fixed to the filter housing 12.
- the filter element 16 is guided by means of a guide element 24.
- the structure of the filter element according to the invention is shown in FIG. 2.
- a layer Spunbound 22 is applied on the filter medium 16.
- the active substance e.g. applied in the form of small particles 24 and covered with another spunboundlage 26, so that a sandwich structure is formed.
- the particles 24 are connected with a (spray) adhesive (not shown) with each other, as well as with the two Spunboundlagen 22 and 26.
- the direction of flow is indicated by the arrow 28.
- the particles 24 have a high surface-to-mass ratio, so that there is always enough active substance available for the reaction.
- chemical substances can be used in non-particulate form. These may be at the impregnation of e.g. be attached via hydrocarbon chains.
- the immobilized antioxidants are therefore arranged in a layer of a multilayer filter element in the way that chemically or physically decomposes or binds pollutants present in the fluid become. They can also be chemically bonded to an impregnation of the filter element.
- the impregnation may, for example, be a phenolic resin.
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Abstract
Es wird ein Kraftstofffilter zur Verwendung in Verbrennungsmotoren, die insbesondere mit Biokraftstoffen, insbesondere Biodiesel, betrieben werden, vorgestellt. Der Filter weist aktive Substanzen in immobilisierter Form auf.
Description
Kraftstofffilter Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung betrifft allgemein Kraftstofffilter. Insbesondere betrifft die
Erfindung antioxidierende Kraftstofffilter. Ganz speziell betrifft die Erfin¬
dung Kraftstofffilter zur Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit Bio¬
kraftstoffen, insbesondere mit Biodiesel, betrieben werden.
Stand der Technik
[0002] In der Vergangenheit stand das Thema der Oxidationsstabilität von her¬
kömmlichen Kraftstoffen nicht unbedingt im Fokus, da der in diesen mine¬
ralischen Kraftstoffen enthaltene Schwefel als internes Antioxidans wirkte.
Durch die zunehmende Entschwefelung und die immer stärkere Zunahme
an Kraftstoffkomponenten mit deutlich geringerer Oxidationsstabilität, in¬
sbesondere Biodiesel, müssen den Kraftstoffen nunmehr Additive zuge¬
geben werden, die die Oxidationsstabilität verbessern.
[0003] Als Biokraftstoffe werden Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren bezeichnet,
die aus Biomasse hergestellt werden. Biokraftstoffe verfügen über eine
bessere CO2-Bilanz als fossile Diesel- oder Ottokraftstoffe. Zu den be¬
kanntesten Biokraftstoffen zählt der Biodiesel, ein Fettsäuremethylester
(FSME, englisch FAME), der vor allem aus Raps oder Soja hergestellt
werden kann. Die heutigen Dieselmotoren vertragen reines Pflanzenöl
nicht ohne weiteres. Wegen der hohen Zähigkeit von Pflanzenöl müssen
die Fahrzeuge, z.B. mit Heizsystemen, umgerüstet werden. Zur Herstel-
lung von Biodiesel wird das Pflanzenöl mit Methanol und verschiedenen Reagenzien (vor allem Kalium- oder Natriumhydroxid) versetzt. Bei Normaldruck und Temperaturen von ca. 60 °C werden die Esterbindungen der Triglyzeride des Pflanzenöls getrennt und die entstehenden Fettsäuren mit dem Methanol verestert (Umesterung). Durch die Umesterung hat das Endprodukt eine deutlich geringere Viskosität als das unbehandelte Pflanzenöl und kann aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften als Ersatz für Dieselkraftstoff verwendet werden. Abhängig von der verwendeten Pflanzensorte sind die gebildeten Ester teilweise ein- bis mehrfach ungesättigt, was zu einer verringerten Oxidationsstabilität führt.
[0004] Biodiesel kann in reiner Form angewendet werden, aber auch dem fossilen Diesel beigemischt werden.
[0005] Wie bereits oben erwähnt, müssen den Kraftstoffen nunmehr Additive zugegeben werden, die die Oxidationsstabilität verbessern. Im Gegensatz zu Öladditiven müssen Kraftstoffadditive aschefrei sein, d.h., es dürfen keine metallhaltigen Verbindungen und/oder Salze eingesetzt werden. Ansonsten würden sich bei der Verbrennung Ablagerungen im Motorraum bilden. Ferner muss in Kraftstoffen im Gegensatz zu Motorölen auf den Einsatz von schwefelhaltigen Additiven verzichtet werden.
[0006] Ölfilter für Verbrennungskraftmaschinen, die aktive Substanzen enthalten und Schadstoffe aus dem Öl entfernen, sind bspw. in der DE 101 07 034 A1 und der EP 1 569 404 A1 offenbart. Hier werden jedoch aktive Sub-
stanzen verwendet, die aus anorganischen Verbindungen wie bspw. Metalloxiden, -hydroxiden, -hydrogencarbonaten, -carbonaten, -alkoholaten, -carboxylaten und dgl. bestehen. Solche Stoffe sind jedoch, wie oben erwähnt, für Kraftstofffilter nicht geeignet.
[0007] Kraftstofffilter sind notwendige Komponenten, die verwendet werden, um Verbrennungsmotoren durch das Herausfiltern von Verunreinigungen zu schützen und dadurch eine Beschädigung des Motors und anderer stro- mabwärtigen Komponenten, wie Ventile, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Kraftstoffleitungen und damit zusammenhängender Komponenten zu verhindern. Kraftstoff kann eine große Vielzahl von Verunreinigungen aus einer Reihe von Quellen mitreißen. So kann Kraftstoff oxidieren und harzartige Ablagerungen bilden. In Kraftstoffen mit erhöhter Wasserlöslichkeit können auch Bakterien wachsen, die einen „Schleim" auf den Innenflächen von Kraftstofftanks, Kraftstoffleitungen und Kraftstofffiltern bilden, wodurch diese blockieren können.
[0008] Die Bildung solcher harzartigen Materialien und von Bakterien kann durch Zugabe von Kraftstoffzusätzen wie Antioxidantien und Bioziden zum Kraftstoff gehemmt werden. Damit die Zusätze wirksam sind, müssen sie konstant im Kraftstoff vorhanden sein. Es sind daher Kraftstofffilter zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren bekannt, die ein Kraftstoffadditiv beinhalten.
[0009] So offenbart bspw. die DE 600 22 129 T2 einen Brennstofffilter mit lang¬
samer Additivfreigabe, wobei eine Langsamaustrittseinrichtung zwischen
der Kraftstoffzusatzquelle und dem Kraftstoffauslass positioniert ist. Diese
Technik kann jedoch mit schwungweise auftretendem oxidationsanfälligem
Material nicht fertig werden, da das Additiv u.U. noch weitestgehend im¬
mobilisiert ist. Es handelt sich bei dieser Additivfreigabe um einen sich
langsam auflösenden Block mit Additiv. Das Material, das sich nicht an der
Oberfläche befindet, ist auch nicht aktiv, da es nicht mit der Flüssigkeit in
Kontakt kommt und somit keine Reaktion erfolgen kann.
[0010] Es besteht folglich ein Bedarf, einen ausreichenden Oxidationsschutz
auch bei Betankung mit schlecht oxidationsbeständigem Kraftstoff zu ga¬
rantieren.
Offenbarung der Erfindung
[0011] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen aus¬
reichenden Oxidationsschutz bereitzustellen, wobei das Schutzmittel nicht
erst freigesetzt werden muss.
[0012] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen solchen
Oxidationsschutz bereitzustellen, wobei das Schutzmittel sich nicht im
Kraftstoff auflösen muss.
[0013] Diese und weitere Aufgaben werden durch einen Kraftstofffilter zur Ver¬
wendung in Verbrennungsmotoren, die insbesondere mit Biokraftstoffen,
insbesondere mit Biodiesel, betrieben werden, gelöst, der aktive Substan-
zen in immobilisierter Form aufweist. Der Kraftstofffilter kann als Wechselfilter oder als Wechselelement ausgebildet sein.
[0014] Ein typischer Wechselfilters umfasst ein Filtergehäuse, das z.B. aus Blech oder aus Kunststoff gefertigt sein kann. Auf einem Mittelrohr ist meist ein Filterelement mit einem häufig mehrlagigen Filtermedium aufgebracht. Das mehrlagige Filtermedium kann sterngefaltet aber auch als Wickelfilter ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Durchströmung radial durch das Filterelement oder axial durch ein Wickelelement, das in einer Art gewickelten Tasche ausgebildet ist. Auch ein Filterelement mit wechselseitig verschlossenen Kanälen ist denkbar.
[0015] Bei den aktiven Substanzen kann es sich um Antioxidantien handeln. Geeignet sind z.B. Substanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sterisch gehinderten Alkylphenolen und aromatischen Diaminen. Insbesondere ist als aktive Substanz Butylhydroxytoluol (BHT) geeignet.
[0016] Die aktiven Substanzen können im Filtermedium des Kraftstofffilters angeordnet sein. Z.B. können die aktiven Substanzen zwischen zwei Lagen eines mehrlagigen Filterelements angeordnet sein. Die aktiven Substanzen können chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements angebunden sein. Die immobilisierten Antioxidantien können in einer Lage eines Filterelements in der Art angeordnet sein, dass im Fluid vorhandene Schadstoffe chemisch oder physikalisch zersetzt oder gebunden werden. Sie können auch chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements an-
gebunden werden. Bei der Imprägnierung kann es sich bspw. um ein
Phenolharz handeln. Die aktiven Substanzen können z.B. als Partikel in
einem Verbund umfassend ein Spunbound- oder Meltblownmaterial ein¬
gebracht werden. Z.B. auf eine erste Schicht, z.B. aus einem Vlies werden
Partikel aufgebracht und mit einer Spunbound- oder Meltblown oder
(Sprüh-)Kleberschicht fixiert.
Kurze Erläuterung der Zeichnungen
[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläu¬
tert. Dabei zeigt:
FIG. 1 schematisch den Aufbau eines, z.B. Dieselkraftstoff-, Wechselfil¬
ters; und
FIG. 2 schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Filterelements.
Ausführungsform(en) der Erfindung [0018] Erfindungsgemäß wird der Einsatz von Antioxidantien in Kraftstofffiltern,
bevorzugt in den darin befindlichen Filtermedien, in immobilisierter Form
vorgeschlagen.
[0019] Als Antioxidantien werden bevorzugt sterisch gehinderte Alkylphenole
(primäres Antioxidans) und aromatische Diamine (Paraphenylen-Diamine
primäres Antioxidans) verwendet. Besonders geeignet ist Butyl-
hydroxytoluol (BHT). BHT für den Einsatz in Biodiesel wird u.a. unter dem
Handelsnamen Baynox® und Baynox® plus von der Firma Lanxess
Deutschland GmbH angeboten.
[0020] FIG. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Dieselkraftstoff-Wechselfilters 10. Dieser besteht aus dem Filtergehäuse 12, dem Mittelrohr 14 und einem Filterelement 16 mit einem mehrlagigen Filtermedium 18. Das mehrlagige Filtermedium 18 ist an beiden Enden des Mittelrohres 14 mittels einer Dichtung 20 und einer Elementendscheibe 22 am Filtergehäuse 12 fixiert. Das Filterelement 16 wird mittels eines Führungselements 24 geführt.
[0021] Den Aufbau des erfindungsgemäßen Filterelements zeigt FIG. 2. Auf dem Filtermedium 16 ist eine Lage Spunbound 22 aufgebracht. Darüber wird die aktive Substanz, z.B. in Form kleiner Partikel 24 aufgebracht und mit einer weiteren Spunboundlage 26 abgedeckt, so dass eine Sandwich- Struktur entsteht. Die Partikel 24 sind dabei mit einem (Sprüh-)kleber (nicht gezeigt) untereinander, sowie mit den beiden Spunboundlagen 22 und 26 verbunden. Die Durchströmungsrichtung ist durch den Pfeil 28 angegeben. Die Partikel 24 weisen ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Masse auf, so dass immer ausreichend aktive Substanz für die Reaktion zur Verfügung steht. Alternativ können chemische Substanzen in nichtpartikulärer Form eingesetzt werden. Diese können an der Imprägnierung z.B. über Kohlenwasserstoffketten angebunden werden.
[0022] Die immobilisierten Antioxidantien werden daher so in einer Lage eines mehrlagigen Filterelements in der Art angeordnet, dass im Fluid vorhandene Schadstoffe chemisch oder physikalisch zersetzt oder gebunden
werden. Sie können auch chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements angebunden werden. Bei der Imprägnierung kann es sich bspw. um ein Phenolharz handeln. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht nur auf Biokraftstoffe, insbesondere Biodiesel, anwendbar ist, sondern für alle Kraftstoffe verwendet werden kann. Des Weiteren kann die Erfindung auch auf Ölfilter für Brennkraftmaschinen angewandt werden.
Claims
1. Kraftstofffilter (10) zur Verwendung in Verbrennungsmotoren, die insbesondere mit Biokraftstoffen, insbesondere Biodiesel, betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) aktive Substanzen (24) in immobilisierter Form aufweist.
2. Kraftstofffilter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aktiven Substanzen (24) um Antioxidantien handelt.
3. Kraftstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Substanzen (24) im Filtermedium des Kraftstofffilters (10) angeordnet sind.
4. Kraftstofffilter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Antioxidantien um Substanzen handelt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sterisch gehinderten Alkylphenolen und aromatischen Diaminen.
5. Kraftstofffilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Substanz Butylhydroxytoluol (BHT) ist.
6. Kraftstofffilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Substanzen (24) zwischen zwei Lagen (22, 26) eines mehrlagigen Filterelements angeordnet sind.
7. Kraftstofffilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Substanzen chemisch an eine Imprägnierung des Filterelements angebunden sind.
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