WO2019179876A1 - Filtereinrichtung zum reinigen von kühlwasser für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Filtereinrichtung zum reinigen von kühlwasser für eine brennkraftmaschine Download PDF

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WO2019179876A1
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filter
housing
filter device
filtration zone
water
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PCT/EP2019/056430
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English (en)
French (fr)
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Sebastian Barthelmes
Eva BÖNDEL
Anna Eichner
Hendrik Frank
Matthias Gänswein
Martin Hein
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Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges

Definitions

  • Filter device for cleaning cooling water for an internal combustion engine
  • the invention relates to a filter device, in particular a filter cartridge, for cleaning cooling water for an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a filter device.
  • the cooling water used meet high purity requirements. This is usually ensured by means of a multi-stage filtration of the cooling water before it is introduced into the combustion chamber.
  • drinking water tap water, condensed water or collected rainwater can be used as cooling water to be cleaned.
  • the basic idea of the invention is accordingly to construct a filter device for cleaning cooling water for an internal combustion engine in two stages, wherein a first bed is arranged in a first filtration zone and a second bed is arranged in a second filtration zone. Said first bed serves to remove particulate soils and organic components from the cooling water.
  • Flierzu activated carbon according to the invention is used, to which said organic constituents or dirt particles can accumulate by adsorption.
  • the activated charcoal bed should possibly contain oxidizing disinfecting agents present in the water, e.g. Reduce chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide and others, as these oxidizing agents could degrade a downstream ion exchanger and irreversibly damage it.
  • oxidizing disinfecting agents present in the water, e.g. Reduce chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide and others, as these oxidizing agents could degrade a downstream ion exchanger and irreversibly damage it.
  • the second bed present in the second filtration zone contains hydronium cations and hydroxide anions, by means of which the cooling water can be largely or even completely deionized.
  • the second bed thus forms a so-called ion exchanger.
  • ion exchanger essential to the invention in the filter device presented here is the use of said ion exchanger in the hydronium and hydroxide form instead of the salt forms used from conventional ion exchangers, mostly in sodium and chloride form.
  • a filter device which may preferably be implemented as a filter cartridge, is used to purify cooling water for an internal combustion engine.
  • the filter device comprises a filter housing, which limits a permeable by the cooling water housing interior and in which a raw water inlet and a pure water outlet are arranged.
  • the filter device comprises a water-permeable separating device which divides the interior of the housing into a first filtration zone and into a second filtration zone.
  • an activated carbon-containing first pile for removing dirt particles from the cooling water is arranged.
  • a hydronium cation (H + ) - and hydroxide (OH) - anions containing second bed for demineralizing the cooling water is arranged.
  • the hydronium cations (H + ) are bound as exchangeable ions to an organic matrix with covalently attached sulfonate anions, ie to a strongly acidic cation exchanger.
  • the hydroxide anions (OH) are bound as exchangeable ions to an organic matrix with covalently attached quaternary ammonium cations, ie to a strongly basic anion exchanger.
  • This ion exchanger thus forms the second bed here.
  • the separating means comprises or is a water-permeable nonwoven which is impermeable to both the first and second fill. This ensures that the first bed remains in the first filtration zone and the second bed remains in the second filtration zone, ie unwanted mixing of the two beds is excluded.
  • the fleece may preferably consist of a plastic material. In this way, the manufacturing cost of the separator can be kept low.
  • a biasing device is provided in the housing interior, which biases the second bed towards the separation device. In this way, unwanted relative movements of the second bed and relative movements due to volume changes of the second bed due to ion exchange with respect to the filter housing and the associated abrasion effects can be largely or even completely avoided.
  • the separating device is adjustably mounted on the filter housing.
  • the pretensioning device can pretension the first boot by means of the second bed and also by means of the separating device against an inlet-side housing wall of the filter housing opposite the pretensioning device. In this way, even unwanted relative movements of the first bed relative to the filter housing and the associated abrasion effects can be largely or even completely avoided.
  • the pure water outlet can be arranged in an outlet-side housing wall of the filter housing opposite the inlet-side housing wall, which at least partially delimits the second filtration zone.
  • This design allows axial flow through the two filtration zones with cooling water, which results in a particularly good cleaning effect.
  • the pretensioning device is arranged in the housing interior space between the pure water outlet and the separating device, preferably in the second filtration zone.
  • This variant requires very little space.
  • the pretensioning device comprises at least one resilient element on which a water-permeable fleece or filter paper impermeable to the second filling is arranged, which subdivides the second filtration zone into a raw side and a clean side.
  • the fleece or the Filterpa pier is arranged on a mechanically rigid support structure.
  • the support structure may be formed like a grid. This ensures that the support structure can be easily flowed through by the cooling water.
  • the spring-elastic element comprises or is at least one compression spring, which is supported at one end on the outlet-side housing wall and at the other end on the support structure. Such compression springs are commercially available in various design variants and in large quantities and thus inexpensive.
  • the filter housing comprises a peripheral wall which connects the inlet-side housing wall with the outlet-side housing wall.
  • the filter housing has an anti-bacterial coating on the inside, at least in the area of the peripheral wall.
  • the antibacterial coating provided on the filter housing comprises a polymer which is equipped with an antibacterial material. Due to the antibacterial polymer in this way, biofouling is prevented or at least significantly reduced in the long-term operation of the filter device.
  • the fleece of the separating device has an antibacterial coating.
  • the separating device can also be used to counteract unwanted microbacterial activities (biofouling) in the filter device.
  • the antibacterial coating of the separating direction as a coating material comprises silver.
  • suitable substances in particular further metals, metal salts, organic monomers, oligomers and polymers having antibacterial properties. be set. These substances do not necessarily have to be compatible with humans, since they are used in the filter device and are not used for the treatment of drinking water in accordance with the applicable drinking water ordinance.
  • the material of the filter housing in particular in the region of the peripheral wall, but also in the region of the two end-side housing walls, can comprise or be an antibacterially equipped granulate.
  • the filter housing can also be used to counteract unwanted microbacterial activities in the filter device.
  • suitable granules it is possible to use preferably thermally stable antibacterial material suitable for extrusion, such as a mixture of PA66 and zinc pyrithione or a corresponding mixture of PA66 and quaternary tetraalkyl / arylammonium compounds.
  • the invention further relates to an internal combustion engine, which comprises at least one cylinder which has a combustion chamber aut Vietnamese.
  • the internal combustion engine further comprises a previously presented filter device for cooling the combustion chambers. The advantages of the filter device explained above are thus also transferred to the internal combustion engine according to the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates the structure of a filter device 1 according to the invention for cleaning cooling water K for an internal combustion engine.
  • the filter device 1 can be designed as an exchangeable filter cartridge 3.
  • the filter device 1 comprises a filter housing 2, which limits a water flowing through the cooling of the housing interior 4.
  • a raw water inlet 10 for introducing the cooling water K to be cleaned in the housing interior 4
  • a pure water outlet 11 for discharging the purified cooling water K is present.
  • the raw water inlet 10 and the pure water outlet 11 are preferably arranged in frontal housing walls 12a, 12b of the filter housing 2, which face each other along an axial direction A.
  • That end-side housing wall 12a in which the raw-water inlet 10 is arranged is referred to below as the "inlet-side housing wall”. Accordingly, that end-side housing wall 12b in which the pure water outlet 11 is arranged is referred to below as the "outlet-side housing wall”.
  • the two end housing walls 12a, 12b are connected to each other via a peripheral wall 13, which is also part of the filter housing 2.
  • the filter housing 2 may be integrally formed with the frontal housing walls 12 a, 12 b and the peripheral wall 13.
  • a water-permeable separating device 5 is arranged in the housing interior 4, which subdivides the housing interior 4 into a first filtration zone 6a and into a second filtration zone 6b.
  • an activated carbon 22 contained first bed 7a for removing dirt particles (not shown) from the cooling water K is arranged in the first filtration zone 6a.
  • a second bed 7b is arranged, which contains ammonium cations (FT) and hydroxide (OH) anions for demineralizing the cooling water K.
  • the separating device 5 comprises or is a fleece 8, which is permeable to water and impermeable to the two beds 7a, 7b. In this way it is ensured that when flowing through the housing interior 4 with the cooling water K, the first bed 7a always remains in the first filtration zone 6a and the second bed 7b in the second filtration zone 6b.
  • the inlet-side housing wall 12a together with the circumferential wall 13 and the separator 5 or the web 8, delimits the first filtration zone 6a.
  • the outlet-side housing wall 12b together with the circumferential wall 13 and the separating device 5 or the non-woven 8, delimits the second filtration zone 6b.
  • the raw water inlet 10 is arranged upstream of the first filtration zone 6a, which in turn is arranged upstream of the second filtration zone 6b.
  • the second filtration zone 6 b is arranged upstream of the pure water outlet 11.
  • the cooling water K to be purified is thus introduced via the raw water inlet 10 into the first filtration stage 6a, flows along the axial direction A through the separating device 5 or the nonwoven 8 into the second filtration zone 6b and from there leaves the housing interior 4 the pure water outlet 11.
  • a pretensioning device 14, which biases the second bed 7b towards the separating device can be arranged in the housing interior 4.
  • this prestressing device 14 is arranged between the clean water outlet 11 and the separating device 5 in the second filtration zone of the housing interior 4.
  • the separating device 5 can be adjustably mounted along the axial direction A on the filter housing 2, so that the biasing device 14 biases the first bed 7a by means of the second bed 7b and the separating device 5 against the inlet-side housing wall 12a of the filter housing 2.
  • the pretensioning device 14 two spring-elastic elements 15a, 15b arranged at a distance from one another, on which a non-woven fabric 16 permeable to water and impermeable to the second bed 7b is arranged.
  • the two spring-elastic elements 15a, 15b may be compression springs 19a, 19b, which are supported at one end on the outlet-side housing wall 12b and at the other end on the support structure 23.
  • the pretensioning device 14 may have a different number of spring elements 15a, 15b than shown by way of example in FIG.
  • the web 16 divides the second filtration zone 6b into a raw side 18a and into a clean side 18b.
  • a filter paper (not shown) may also be used.
  • the flexibly formed web 16 or the fle ible trained filter paper 17 may be disposed on a mechanically rigid support structure 23, which is arranged only schematically in Figure 1.
  • the support structure 23 may be formed lattice-like, so that the cooling water K can flow through the support structure 23 with a low flow resistance.
  • the material 24 of the filter housing 2 can, especially in the region of the circumferential wall 13, consist of an extrudable antibacterial-equipped granulate or comprise such an antibacterial granulate.
  • the filter housing 2 can have an antibacterial coating 20 on the inside, at least in the region of the circumferential wall 13.
  • This antibacterial coating 20 may comprise, for example, an organic monomer, oligomer, polymer, metals and metal salts or other substances having antibacterial properties.
  • the fleece 8 of the separating device 5 may also have an antibacterial coating 21, suitable materials being those mentioned above as coating materials.
  • the coating 21 can alternatively or additionally also be arranged on a side 9b of the separating device 5 or of the fleece 8 facing the second filtration zone 6b (not shown). It is also conceivable, instead of an antibacterial coating 21, to provide the nonwoven 8 with antimicrobial material, for example silver.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung (1), insbesondere eine Filterkartusche (3), zum Reinigen von Kühlwasser (K) für eine Brennkraftmaschine. Die Filtereinrichtung (1) umfasst ein Filtergehäuse (2), welches einen von dem Kühlwasser (K) durchströmbaren Gehäuseinnenraum (4) begrenzt und in welchem ein Rohwassereinlass (10) und ein Reinwasserauslass (11) angeordnet sind. Die Filtereinrichtung (1) umfasst weiterhin eine wasserdurchlässige Trenneinrichtung (5), welches den Gehäuseinnenraum (4) in eine erste Filtrationszone (6a) und in eine zweite Filtrationszone (6b) unterteilt. Erfindungsgemäß ist in der ersten Filtrationszone (6a) eine Aktivkohle (22) enthaltene erste Schüttung (7a) zum Entfernen von Schmutzpartikeln aus dem Kühlwasser (K) vorgesehen. Des Weiteren ist in der zweiten Filtrationszone (6b) eine Hydronium-Kationen (H+) und Hydroxid (OH-) Anionen enthaltende zweite Schüttung (7b) zum Demineralisieren des Kühlwassers (K) vorgesehen.

Description

Filtereinrichtung zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere eine Filterkartusche, zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brenn- kraftmaschine mit einer solchen Filtereinrichtung.
In modernen Brennkraftmaschinen werden die Brennkammern zunehmend mittels aktiver Einspritzung von Kühlwasser gekühlt. Ein derartiges System ist beispiels- weise aus der US 8,875,666 B2 bekannt. Durch die mittels der Wasserkühlung bewirkten Reduzierung der Temperatur in den Brennkammern werden während des Verbrennungsvorgang weniger Stickoxide erzeugt als bei Systemen ohne ei- ne solche Wasserkühlung, bei welchen die Temperatur in Brennkammern somit höher ist.
Um in der Brennkammer unerwünschte Verunreinigungen oder Ablagerungen von Schmutzpartikel auszuschließen, ist es erforderlich, dass das das verwendete Kühlwasser hohen Reinheitsanforderungen entspricht. Dies wird üblicherweise mittels einer mehrstufigen Filtration des Kühlwassers, bevor dieses in die Brenn- kammer eingeleitet wird, sichergestellt.
Als zu reinigendes Kühlwasser kann beispielsweise Trinkwasser, Leitungswasser, Kondenswasser oder gesammeltes Regenwasser verwendet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Filterein- richtungen zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine neue We ge aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Pa- tentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, eine Filtereinrichtung zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine 2-stufig aufzubauen, wobei in einer erste Filtrationszone eine erste Schüttung und in einer zweiten Filtrationszone eine zweite Schüttung angeordnet ist. Besagte erste Schüttung dient zum Entfernen von partikularen Verschmutzungen und organischen Bestandteilen aus dem Kühlwasser. Flierzu wird erfindungsgemäß Aktivkohle verwendet, an welcher sich besagte organische Bestandteile bzw. Schmutzpartikel durch Adsorption anlagern können. Außerdem können
Zudem soll die Aktivkohleschüttung evtl im Wasser vorhandene oxidierende Des- infektionsmittel, z.B. Chlor, Hypochlorid, Chlordioxid und Weitere reduzieren, da diese Oxidationsmittel einen nachgeschalteten Ionenaustauscher degradieren und somit irreversibel schädigen könnten.
Die in der zweiten Filtrationszone vorhandene zweite Schüttung enthält erfin- dungsgemäß Hydronium-Kationen und Hydroxid-Anionen, mittels welcher das Kühlwasser weitgehend oder sogar vollständig entionisiert werden kann. Die zweite Schüttung bildet also einen sogenannten Ionenaustauscher aus. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nach dem Einleiten des Kühlwassers in die Brennkammern in diesen keine Feststoffe, beispielsweise in Form von Salzen, an den Kammerwänden der Brennkammer ausfallen können. Erfindungswesentlich bei der hier vorgestellten Filtereinrichtung ist die Verwendung besagter lonenaus- tauscher in der Hydronium- und Hydroxid-Form anstelle der aus herkömmlichen Ionenaustauschern verwendeten Salzformen, zumeist in Natrium- und Chlorid- Form. Gegenüber solchen herkömmlichen Ionenaustauschern in Salz-Form kann somit bei der hier vorgestellten Filtereinrichtung sichergestellt werden, dass beim lonenaustausch kein Salz, sondern nur Wasser gebildet bzw. freigesetzt wird. Somit können die oben erwähnten Verunreinigungen in der Brennkammer und damit einhergehende Probleme beim Verbrennungsvorgang vermieden werden.
Mittels der hier vorgestellten Filtereinrichtung kann somit im Ergebnis hochreines, demineralisiertes Kühlwasser zur Kühlung der Brennkammer von Brennkraftma- schine erzeugt werden.
Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung, die bevorzugt als Filterkartusche real i- siert sein kann, dient zum Reinigen von Kühlwasser für eine Brennkraftmaschine. Flierzu umfasst die Filtereinrichtung ein Filtergehäuse, welches einen von dem Kühlwasser durchströmbaren Gehäuseinnenraum begrenzt und in welchem ein Rohwassereinlass und ein Reinwasserauslass angeordnet sind. Ferner umfasst die Filtereinrichtung eine wasserdurchlässige Trenneinrichtung, welches den Ge- häuseinnenraum in eine erste Filtrationszone und in eine zweite Filtrationszone unterteilt. In der ersten Filtrationszone ist eine Aktivkohle enthaltene erste Schüt- tung zum Entfernen von Schmutzpartikeln aus dem Kühlwasser angeordnet. In der zweiten Filtrationszone ist eine Hydronium-Kationen (H+) - und Hydroxid (OH ) - Anionen enthaltende zweite Schüttung zum Demineralisieren des Kühlwassers angeordnet.
Die Hydronium-Kationen (H+) sind als austauschbare Ionen an eine organische Matrix mit kovalent angebundenen Sulfonat-Anionen, also an einen stark sauren Kationen-Austauscher gebunden. Die Hydroxid-Anionen (OH ) sind als aus- tauschbare Ionen an eine organische Matrix mit kovalent angebundenen quarter- nären Ammoniumkationen, also an einen stark basischen Anionen-Austauscher gebunden. Dieser Ionenaustauscher bildet hier also die zweite Schüttung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst oder ist die Trenneinrichtung ein wasserdurchlässiges und für sowohl für die erste als auch zweite Schüttung undurchlässiges Vlies. Dadurch wird sichergestellt, dass die erste Schüttung in der erste Filtrationszone und die zweite Schüttung in der zweiten Filtrationszone verbleibt, d.h. eine unerwünschte Durchmischung der beiden Schüttungen wird ausgeschlossen. Bevorzugt kann das Vlies aus einem Kunststoffmaterial beste- hen. Auf diese Weise können die Herstellungskosten für die Trenneinrichtung niedrig gehalten werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im Gehäuseinnenraum eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, welche die zweite Schüttung zur Trennein- richtung hin vorspannt. Auf diese Weise können unerwünschte Relativbewegun- gen der zweiten Schüttung sowie Relativbewegungen aufgrund von Volumenän- derungen der zweiten Schüttung durch lonenaustausch gegenüber dem Filterge häuse und damit einhergehende Abrasionseffekte weitgehend oder sogar voll- ständig vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Trenneinrichtung verstellbar am Filtergehäuse angebracht. Somit kann die Vorspanneinrichtung die erste Schüt- tung mittels der zweiten Schüttung und auch mittels der Trenneinrichtung gegen eine der Vorspanneinrichtung gegenüberliegende, einlassseitige Gehäusewan- dung des Filtergehäuses Vorspannen. Auf diese Weise können auch unerwünsch- te Relativbewegungen der ersten Schüttung gegenüber dem Filtergehäuse und damit einhergehende Abrasionseffekte weitgehend oder gar vollständig vermie- den werden.
Zweckmäßig begrenzt besagte einlassseitige Gehäusewandung die erste Filtrati onszone teilweise. Zweckmäßig kann der Reinwasserauslass in einer der einlassseitigen Gehäuse- wandung gegenüberliegenden, auslassseitigen Gehäusewandung des Filterge- häuses angeordnet sein, welche die zweite Filtrationszone zumindest teilweise begrenzt. Diese Bauform ermöglicht eine axiale Durchströmung der beiden Filtra- tionszonen mit Kühlwasser, wodurch ein besonders guter Reinigungseffekt erzielt werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Vorspanneinrichtung im Gehäuseinnenraum zwi- schen dem Reinwasserauslass und der Trenneinrichtung, vorzugsweise in der zweiten Filtrationszone, angeordnet. Diese Variante benötigt besonders wenig Bauraum. Außerdem wird sichergestellt, dass nicht nur die zweite Schüttung, sondern - wenn die Trenneinrichtung bzw. das Vlies axialverstellbar ausgebildet ist -auch die erste Schüttung zur einlassseitigen Gehäusewandlung hin vorge- spannt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorspanneinrichtung zu- mindest ein federelastisches Element, an welchem ein wasserdurchlässiges und für die zweite Schüttung undurchlässiges Vlies oder Filterpapier angeordnet ist, welches die zweite Filtrationszone in eine Rohseite und eine Reinseite unterteilt. Mittels eines solchen federelastischen Elements lässt sich auf einfache Weise die von der Vorspanneinrichtung erzeugende Vorspannkraft bereitstellen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Vlies bzw. das Filterpa pier auf einer mechanisch steifen Tragstruktur angeordnet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das flexibel ausgebildete Vlies bzw. das flexibel ausgebildete Filterpapier mit der erforderlichen Steifigkeit ausgestattet wird. Zweckmäßig kann die Tragstruktur dabei gitterartig ausgebildet sein. Dadurch wird gewährleistet, dass die Tragstruktur problemlos von dem Kühlwasser durchströmt werden kann. Besonders bevorzugt umfasst oder ist das federelastische Element wenigstens eine Kompressionsfeder, die sich jeweils einenends an der auslassseitigen Ge- häusewandung und anderenends an der Tragstruktur abstützt. Derartige Kom- pressionsfedern sind kommerziell in verschiedenen Ausgestaltungsvarianten und in großen Mengen erhältlich und somit kostengünstig.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filtergehäuse eine Umfangswandung, welche die einlassseitige Gehäusewandung mit der aus- lassseitigen Gehäusewandung verbindet. Bei dieser Ausführungsform weist das Filtergehäuse zumindest im Bereich der Umfangswandung innenseitig eine anti- bakterielle Beschichtung auf. Mittels einer solchen antibakteriellen Beschichtung werden unerwünschte mikrobakterielle Aktivitäten (Fouling) verhindert, welche die ordnungsgemäße Funktion der Filtereinrichtung stören könnten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die auf dem Filtergehäuse vor- gesehene antibakterielle Beschichtung ein Polymer, welches mit einem antibakte- riellen Material ausgestattet ist. Durch das in dieser Weise antibakteriell ausge- rüstete Polymer wird Biofouling im Langzeitbetrieb der Filtereinrichtung verhindert oder zumindest deutlich reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Vlies der Trenneinrichtung ei- ne antibakterielle Beschichtung auf. Somit kann auch die Trenneinrichtung dazu verwendet werden, in der Filtereinrichtung unerwünschten mikrobakteriellen Akti- vitäten (Biofouling) entgegenzuwirken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die antibakterielle Be- schichtung der Trennrichtung als Beschichtungsmaterial Silber. Es können aber auch andere geeignete Stoffe, insbesondere weitere Metalle, Metallsalze, organi- sche Monomere, Oligomere und Polymere mit antibakteriellen Eigenschaften ein- gesetzt werden. Diese Stoffe müssen nicht unbedingt für den Menschen verträg- lich sein, da sie in der Filtereinrichtung zum Einsatz kommen und nicht zur Aufbe- reitung von Trinkwasser entsprechend der geltenden Trinkwasserverordnung verwendet werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Material des Fil- tergehäuses, insbesondere im Bereich der Umfangswandung, aber auch im Be- reich der beiden stirnseitigen Gehäusewandungen, ein antibakteriell ausgestatte- tes Granulat umfassen oder sein. Somit kann auch das Filtergehäuse dazu ver- wendet werden, in der Filtereinrichtung unerwünschten mikrobakteriellen Aktivitä- ten entgegenzuwirken. Als geeignetes Granulat kann bevorzugt thermisch stabi- les antibakterielles und zur Extrusion geeignetes Material eingesetzt werden, wie etwa ein Gemisch aus PA66 und Zinkpyrithion oder ein entsprechendes Gemisch aus PA66 und quaternären Tetra-alkyl/aryl-Ammoniumverbindungen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, welche wenigstens einen Zylinder umfasst, der eine Brennkammer autweist. Die Brennkraftmaschine um- fasst weiterhin eine voranstehend vorgestellte Filtereinrichtung zum Kühlen der Brennkammern. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Filtereinrichtung über- tragen sich somit auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur 1 illustriert schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1 zum Reinigen von Kühlwasser K für eine Brennkraftmaschine. Die Filtereinrichtung 1 kann als austauschbare Filterkartusche 3 ausgebildet sein. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, welches einen von dem Kühl wasser durchströmbaren Gehäuseinnenraum 4 begrenzt. Im Filtergehäuse 2 ist ein Rohwassereinlass 10 zum Einleiten des zu reinigenden Kühlwassers K in den Gehäuseinnenraum 4 sowie ein Reinwasserauslass 11 zum Ausleiten des gerei- nigten Kühlwassers K vorhanden. Bevorzugt sind der Rohwassereinlass 10 und der Reinwasserauslass 11 in stirnseitigen Gehäusewandungen 12a, 12b des Fil tergehäuses 2 angeordnet, die einander entlang einer axialen Richtung A gegen- überliegen. Diejenige stirnseitige Gehäusewandung 12a, in welcher der Rohwas- sereinlass 10 angeordnet ist, wird im Folgenden als„einlassseitige Gehäusewan- dung“ bezeichnet. Entsprechend wird diejenige stirnseitige Gehäusewandung 12b, in welcher der Reinwasserauslass 11 angeordnet ist, im Folgenden als„aus- lassseitige Gehäusewandung“ bezeichnet. Die beiden stirnseitigen Gehäusewan- dungen 12a, 12b sind über eine Umfangswandung 13 miteinander verbunden, die ebenfalls Teil des Filtergehäuses 2 ist. Insbesondere für den Fall, dass die Filter- einrichtung 1 als Filterkartusche 3 ausgebildet ist, kann das Filtergehäuse 2 mit den stirnseitigen Gehäusewandungen 12a, 12b und der Umfangswandung 13 einstückig ausgebildet sein.
Entsprechend Figur 1 ist im Gehäuseinnenraum 4 eine wasserdurchlässige Trenneinrichtung 5 angeordnet, welches den Gehäuseinnenraum 4 in eine erste Filtrationszone 6a und in eine zweite Filtrationszone 6b unterteilt. In der ersten Filtrationszone 6a ist eine Aktivkohle 22 enthaltene erste Schüttung 7a zum Ent- fernen von Schmutzpartikeln (nicht gezeigt) aus dem Kühlwasser K angeordnet.
In der zweiten Filtrationszone ist eine zweite Schüttung 7b angeordnet, die Hyd- ronium-Kationen (FT) und Hydroxid (OH ) - Anionen zum Demineralisieren des Kühlwassers K enthält. Die Trenneinrichtung 5 umfasst oder ist ein Vlies 8, welches wasserdurchlässig und für die beiden Schüttungen 7a, 7b undurchlässig ausgebildet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Durchströmen des Gehäuseinnenraum 4 mit dem Kühlwasser K die erste Schüttung 7a stets in der ersten Filtrationszone 6a und die zweite Schüttung 7b in der zweiten Filtrationszone 6b verbleibt.
Im Beispielszenario begrenzt die einlassseitige Gehäusewandung 12a zusammen mit der Umfangswandung 13 und der Trenneinrichtung 5 bzw. dem Vlies 8 die erste Filtrationszone 6a. In analoger Weise begrenzt die auslassseitige Gehäu- sewandung 12b zusammen mit der Umfangswandung 13 und der Trenneinrich- tung 5 bzw. dem Vlies 8 die zweite Filtrationszone 6b. Somit ist der Rohwasser- einlass 10 stromauf der ersten Filtrationszone 6a angeordnet, welche wiederum stromauf der zweiten Filtrationszone 6b angeordnet ist. Die zweite Filtrationszone 6b ist stromauf des Reinwasserauslasses 11 angeordnet. Das zu reinigenden Kühlwasser K wird somit über den Rohwassereinlass 10 in die erste Filtrationsstu fe 6a eingeleitet, strömt entlang der axialen Richtung A durch die Trenneinrich- tung 5 bzw. das Vlies 8 hindurch in die zweite Filtrationszone 6b und verlässt von dort den Gehäuseinnenraum 4 über den Reinwasserauslass 11.
Gemäß Figur 1 kann im Gehäuseinnenraum 4 eine Vorspanneinrichtung 14 an- geordnet sein, welche die zweite Schüttung 7b zur Trenneinrichtung hin vor- spannt. Zweckmäßig ist diese Vorspanneinrichtung 14 zwischen dem Reinwas- serauslass 11 und der Trenneinrichtung 5 in der zweiten Filtrationszone des Ge- häuseinnenraums 4 angeordnet. Die Trenneinrichtung 5 kann entlang der axialen Richtung A verstellbar am Filtergehäuse 2 angebracht sein, so dass die Vorspan- neinrichtung 14 die erste Schüttung 7a mittels der zweiten Schüttung 7b und der Trenneinrichtung 5 gegen die einlassseitige Gehäusewandung 12a des Filterge- häuses 2 vorspannt. Im Beispielszenario umfasst die Vorspanneinrichtung 14 zwei im Abstand zueinander angeordnete federelastisches Elemente 15a, 15b, an welchen ein wasserdurchlässiges und für die zweite Schüttung 7b undurchlässi- ges Vlies 16 angeordnet ist. Die beiden federelastischen Elemente 15a, 15b kön- nen Kompressionsfedern 19a, 19b sein, die sich jeweils einenends an der aus- lassseitigen Gehäusewandung 12b und anderenends an der Tragstruktur 23 ab- stützen. In Varianten des Beispiels kann die Vorspanneinrichtung 14 eine andere Anzahl an Federelementen 15a, 15b aufweisen als in Figur 1 exemplarisch ge- zeigt. Das Vlies 16 unterteilt die zweite Filtrationszone 6b in eine Rohseite 18a und in eine Reinseite 18b. Anstelle des Vlieses 16 kann auch ein Filterpapier (nicht gezeigt) verwendet werden. Das flexibel ausgebildete Vlies 16 bzw. das fle xibel ausgebildete Filterpapier 17 kann auf einer mechanisch steifen Tragstruktur 23 angeordnet sein, die in Figur 1 nur schematisch angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Tragstruktur 23 gitterartig ausgebildet sein, so dass das Kühlwasser K unter einem geringen Strömungswiderstand durch die Tragstruktur 23 hindurch- strömen kann.
Das Material 24 des Filtergehäuses 2 kann, insbesondere im Bereich der Um- fangswandung 13, aus einem extrusionsfähigen antibakteriell ausgestattetem Granulat bestehen oder ein solches antibakterielles Granulat umfassen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Filtergehäuse 2 zumindest im Bereich der Um- fangswandung 13 innenseitig eine antibakterielle Beschichtung 20 aufweisen. Diese antibakterielle Beschichtung 20 kann beispielsweise ein organisches Mo- nomer, Oligomer, Polymer, Metalle und Metallsalze oder weitere Stoffe mit anti- bakteriellen Eigenschaften umfassen.
Auch das Vlies 8 der Trenneinrichtung 5 kann eine antibakterielle Beschichtung 21 aufweisen, wobei als Beschichtungsmaterialien oben aufgeführte Materialien in Betracht kommen. Im Beispiel der Figur 1 ist die Beschichtung 21 auf einer der ersten Filtrationsseite 6a zugewandten Seite 9a der Trenneinrichtung 5 bzw. des Vlieses 8 angeordnet. Selbstredend kann die Beschichtung 21 alternativ oder zu- sätzlich dazu auch auf einer der zweiten Filtrationszone 6b zugewandten Seite 9b der Trenneinrichtung 5 bzw. des Vlieses 8 angeordnet sein (nicht gezeigt). Denk- bar ist es auch, anstelle einer antibakteriellen Beschichtung 21 das Vlies 8 mit an- tibakteriellem Material, beispielsweise mit Silber, auszustatten.
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Claims

Patentansprüche
1. Filtereinrichtung (1 ), insbesondere Filterkartusche (3), zum Reinigen von Kühlwasser (K) für eine Brennkraftmaschine,
- mit einem Filtergehäuse (2), welches einen von dem Kühlwasser (K) durch- strömbaren Gehäuseinnenraum (4) begrenzt und in welchem ein Rohwasserein- lass (10) und ein Reinwasserauslass (11 ) angeordnet sind,
- mit einer wasserdurchlässigen Trenneinrichtung (5), welches den Gehäusein- nenraum (4) in eine erste Filtrationszone (6a) und in eine zweite Filtrationszone (6b) unterteilt,
- wobei in der ersten Filtrationszone (6a) eine Aktivkohle (22) enthaltene erste Schüttung (7a) zum Entfernen von Schmutzpartikeln aus dem Kühlwasser (K) und in der zweiten Filtrationszone (6b) eine Flydronium-Kationen (FT) und Hydroxid- Anionen (OFT) enthaltende zweite Schüttung (7b) zum Demineralisieren des Kühlwassers (K) vorhanden ist.
2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trenneinrichtung (5) ein wasserdurchlässiges und für die beiden Schüttungen (7a, 7b) undurchlässiges Vlies (8), vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, umfasst oder ist.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseinnenraum (4) eine Vorspanneinrichtung (14) vorgesehen ist, welche die zweite Schüttung (7b) zur Trenneinrichtung (5) hin vorspannt.
4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trenneinrichtung (5) verstellbar am Filtergehäuse (2) angebracht ist, so dass die Vorspanneinrichtung (14) die erste Schüttung mittels der zweiten Schüttung und der Trenneinrichtung (5) gegen eine der Vorspanneinrichtung (14) gegen- überliegende, einlassseitige Gehäusewandung (12a) des Filtergehäuses (2) vor- spannt, welche die erste Filtrationszone (6a) zumindest teilweise begrenzt.
5. Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Reinwasserauslass (11 ) in einer der einlassseitigen Gehäusewandung (12a), vorzugsweise axial, gegenüberliegenden, auslassseitigen Gehäusewandung (12b) des Filtergehäuses (2) angeordnet ist, welche die zweite Filtrationszone (6b) zumindest teilweise begrenzt.
6. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorspanneinrichtung (14) im Gehäuseinnenraum (4), vorzugsweise in der zweiten Filtrationszone (6b), zwischen dem Reinwasserauslass (11 ) und der Trenneinrichtung (5) angeordnet ist.
7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorspanneinrichtung (14) zumindest ein federelastisches Element (15a, 15b) umfasst, an welchem ein wasserdurchlässiges und für die zweite Schüttung (7b) undurchlässiges Vlies (16) oder Filterpapier (17) angeordnet ist, welches die zweite Filtrationszone (6b) in eine Rohseite (18a) und in eine Reinseite (18b) un- terteilt.
8. Filtereinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vlies (16) bzw. das Filterpapier (17) auf einer mechanisch steifen Tragstruk- tur (23) angeordnet ist, die vorzugsweise gitterartig ausgebildet ist.
9. Filtereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine federelastische Element (15a, 15b) eine Kompressionsfeder (19a, 19b) umfasst oder ist, die sich einenends an der auslassseitigen Gehäuse- wandung (12b) und anderenends an der Tragstruktur (23) abstützt.
10. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filtergehäuse (2) eine Umfangswandung (13) umfasst, welche die einlasssei- tige Gehäusewandung (12a) mit der auslassseitigen Gehäusewandung (12b) ver- bindet,
wobei das Filtergehäuse (2) zumindest im Bereich der Umfangswandung (13) in- nenseitig eine antibakterielle Beschichtung (20) aufweist.
11. Filtereinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf dem Filtergehäuse (2) vorgesehene antibakterielle Beschichtung (20) ein Polymer umfasst, welches mit einem antibakteriellen Material versehen ist.
12. Filtereinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (8) der Trenneinrichtung (5) eine antibakterielle Beschichtung (21 ) auf- weist.
13. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die antibakterielle Beschichtung (8) der Trennrichtung (5) als Beschichtungsmate- rial ein Metall oder/und ein Metallsalz oder/und organische Monomere, Oligomere oder/und Polymere, jeweils mit antibakteriellen Eigenschaften, umfasst.
14. Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material des Filtergehäuses (2), insbesondere im Bereich der Umfangswan- dung (13), ein antibakterielles ausgestattetes Granulat umfasst oder ist.
15. Brennkraftmaschine,
- mit Brennkammern aufweisenden Zylindern,
- mit einer Filtereinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Kühlen der Brennkammern.
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