CN107441811A - 用于燃料和/或水溶液、尤其是尿素溶液和/或水的水分离和/或颗粒过滤的液体过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于燃料和/或水溶液、尤其是尿素溶液和/或水的水分离和/或颗粒过滤的液体过滤器，尤其是应用在机动车中。该液体过滤器具有至少一个过滤器介质和/或聚结器介质，所述至少一个过滤器介质和/或聚结器介质由无纺织物形成，所述无纺织物包括纤维和/或丝线，所述纤维和/或丝线具有元素银。
Description
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的液体过滤器以及该液体过滤器在机动车中的应用。
背景技术
例如由WO2015/018785 A1已知一种根据该类型的液体过滤器。这种液体过滤器尤其作为用于柴油燃料的水分离器。在柴油燃料和其它的燃料中已知的是它们携带微生物，微生物会在过滤器中聚集并且繁殖。
由DE 10 2008 034 903 A1已知一种过滤器壳体在内侧借助CVD-覆层方法设有银覆层或者替选地在水收集室中通过安装银覆层的塑料纤维来减小生物活性。这些措施减小了水收集室中的生物活性，然而水收集室布置在颗粒过滤器和聚结器-元件的后面，因此颗粒过滤器和聚结器-元件不通过抗菌的处理进行检测。当然例如在更长的使用时间的情况下仍会有微生物在过滤器介质本身上继续繁殖并且由此堵塞（zusetzen）过滤器介质的孔。
发明内容
从现有技术出发本发明的任务是，减小过滤器介质、尤其是颗粒过滤器和/或聚结器-过滤器元件（Coalescer-Filterelements）的过滤器介质的孔由于微生物的繁殖而造成的堵塞。
本发明通过权利要求1的主题解决该任务。
根据本发明的液体过滤器不仅可以用于燃料的水分离和/或颗粒过滤或者而且可以用于尿素溶液的颗粒过滤，尿素溶液在改良的柴油模型中被加入用以减少氮氧化物。
相应的液体过滤器可以尤其优选安装在机动车中。当然也可以想象其它的在其中安装有内燃机的应用领域、例如船上。
根据本发明液体过滤器包括至少一个过滤器介质和/或聚结器介质，所述至少一个过滤器介质和/或聚结器介质由无纺织物形成，该无纺织物包括纤维和/或丝线，这些纤维和/或丝线具有元素银。
所述过滤器介质可以例如是用于减少来自燃料或者尿素溶液的颗粒污染（partikulären Verunreinigungen）的颗粒过滤器。替选地聚结器介质也可以设置在聚集器-元件中用以增大燃料中的水滴。
无纺织物由常见的无纺织物纤维形成，然而无纺织物还包括一定份额的纤维和/或丝线，这些纤维和/或丝线由元素银形成或者利用元素银覆层。在特别优选的实施变型中无纺织物具有由元素银形成的纤维。
不同于DE 10 2008 034 903 A1，在其中涉及在水收集室中保持清洁，本发明涉及直接在过滤器介质和聚结器介质上抑制微生物生长。由此在本发明中不仅使收集室中的水防止微生物，而且也直接在过滤器介质-表面上有效制止生长，由此明显增加液体过滤器的运行持续时间。
本发明的其它的有利的设计变型是从属权利要求的主题。
由元素银形成的纤维和/或丝线可以有利地在过滤器介质和/或聚结器介质中嵌入。
液体过滤器可以有利地具有一种过滤器元件，该过滤器元件包括过滤器和/或聚结器介质并且该过滤器元件可更换地布置在液体过滤器的过滤器壳体中。聚结器介质（Coalescermedium）也常常称为凝聚器介质（Koaleszenmedium）。由此具有含银的纤维的过滤器介质和/或聚结器介质可以在例如由于颗粒污染的堵塞下被更换并且有时甚至被污染的无纺织物、尤其是银组份遭受（unterzogen）回收过程。
过滤器壳体可以有利地具有用于收集从燃料中分离出的水的水收集室以及用于清洁燃料的过滤器室，其中，过滤器介质和/或聚结器介质布置在过滤器室中。由此过滤器壳体划分成水收集室和过滤器室。通过银纤维在过滤器室中的布置不仅减少处在水收集室中的水的微生物的微生物生长，而且直接在过滤器介质上减少微生物的生长。
过滤器介质和/或聚结器介质可以有利地构型为折叠的过滤器介质，该折叠的过滤器介质具有至少一个由无纺织物形成的层并且该折叠的过滤器介质星形地布置在过滤器壳体中。因为颗粒过滤器大多是第一过滤器，在第一过滤器上遇到燃料主流，在那里微生物有机体的聚集是最多的。因此银在该部位发挥它的最有效的作用。
过滤器元件可以这样布置在液体过滤器的过滤器壳体中，从而至少一个过滤器介质和/或聚结器介质在液体过滤器的按照规定的使用中经受（aussetzen）待过滤的燃料的主流。因此要澄清的是，不仅仅涉及水收集室中的水的清洁。而是涉及由于微生物造成的过滤器介质的孔的堵塞。因为不同的过滤器介质以燃料浸润，直接在过滤器介质上的微生物生长是可能的，然而这正需要防止。
纤维和/或丝线可以优选由元素银形成。
为了颗粒的有效去除或者为了水滴的有效聚结，无纺织物可以包括至少50重量百分比的无纺织物纤维，这些无纺织物纤维构造为聚合的塑料纤维和/或玻璃纤维。
银纤维的优选的平均纤维直径可以在300nm和20µm之间、优选在800nm和15µm之间。由此可以实现用于微生物的积聚和去除活性的有利表面。
此外可以设置成，过滤器介质和/或聚结器介质具有至少一个另外的生物功能的组成部分，优选包含银的覆层和/或颗粒材料（Granulat）。在替选的实施方式中覆层和/或颗粒材料也可以单独地、即在没有上面提到的银纤维或者银丝线的情况下加入。通过加入颗粒材料，该颗粒材料的颗粒大小可以选择成非常小，实现最大的（外部的）活性表面，该表面明显胜过纤维/或丝线的活性表面（柱体形状）。
液体过滤器的具有含银的纤维的无纺织物在本发明的框架下可以用作用于过滤燃料和/或尿素溶液的聚结器介质和/或颗粒过滤器介质。
液体过滤器可以有利地布置在机动车中的燃料管路和/或用于尿素溶液的管路的主流中，其中，该主流导引到过滤器介质和/或聚结器介质上。
此外，所述液体过滤器的有利的应用在于，将所述液体过滤器布置在内燃机的水喷射系统的管路中、尤其是至少一个水储备器的下游和水喷射系统的至少一个喷射嘴和/或喷射阀的上游。也可以设置多个这样的过滤器，例如作为预过滤器和主过滤器，预过滤器和主过滤器的颗粒过滤器介质具有不同的结构参数。
用于水喷射的系统安装在现代的内燃机中，用以尤其是在全负荷运行中避免以往常见的混合物的堆积（anreicherung）。在该运行状态下比对于化学计量的燃烧来说本来所需的燃料更多的燃料被供给到燃烧室中，用以通过附加的燃料实现冷却。冷却的任务在具有水喷射的内燃机中通过附加被喷入的水来承担，其中，水还具有比燃料明显更高的热容。在此可以实现在两位数的百分比范围中的消耗下降以及相应的CO2节省。此外实现的是，尤其是在充了电的马达中可以实现功率提高，因为改善的散热降低了燃料-空气-混合物的爆震倾向并且由此可以实现更高的增压压力。
如一般在水或者水溶液中、尤其在长的使用时间和/或在夏季月份中存在如下危险，配设在水喷射系统上的过滤器元件形成生物膜、所谓的生物淤积（Biofouling）。否则在不给水添加有效物质时（例如在雨刮清洁液体或者冷却水中）可能在它们中积聚（anlagern）微生物和藻类。
在受到生物淤积影响的过滤器中压力差非常大并且功能不再被保证；这些通过本发明避免，由此车辆的运行由于用于水喷射的过滤器元件的持续的过滤作用得到保证。
本发明的主要应用范围也可以是如下过滤器，这些过滤器清洁汽油马达的进气管段中的喷射前的水。
附图说明
接下来本发明借助具体的实施例并且借助当前的附图进一步说明。其中：
图1示出了具有多个过滤器介质和/或聚结器介质的过滤器元件，该过滤器元件用在根据本发明的用于过滤内燃机中的燃料的液体过滤器中，以及
图2示出了根据本发明的具有图1的过滤器元件的液体过滤器。
具体实施方式
图2在纵截面中示出了用于过滤燃料、优选柴油燃料和/或尿素溶液的液体过滤器1。该液体过滤器可以优选应用在机动车中。该液体过滤器尤其可以用作水分离器或者用作颗粒过滤器用于从液态介质中分离出颗粒。该液体过滤器本身在设计上详细地由WO2015/018785已知，关于液体过滤器的设计上的构造在本发明的框架下完全参考该文献。
液体过滤器1尤其包括过滤器壳体2和布置在过滤器壳体中的过滤器元件6，该过滤器元件在图1中详细地示出。环形的过滤器元件6包括多个过滤器介质和/或聚结器介质。第一过滤器介质构造为褶皱波纹包12并且沿径向从外向内被待过滤的流体穿流。相应地在过滤器元件6中的柱形的内部空间形成清洁室7，从该清洁室中轴向地导出清洁过的流体。在过滤器元件6的清洁室7中安装中间管或者支撑管8，该中间管或者支撑管优选由塑料制成并且支撑过滤器元件6的一个或多个过滤器介质并且赋予其稳定性。中间管8衬在清洁室7内。
在过滤器元件6的过滤器介质的沿径向位于内部的侧面处过滤器元件6具有一带有聚结器介质的聚结器-元件9。在聚结器-元件9处进行燃料中精细分布的水滴的聚集，从而它们堆积成更大的滴。例如包含在柴油中的水滴在聚结器-元件9的聚结器介质处结合成更大的滴，这些滴聚结。体积可以通过连接在后面的聚结器-元件再次增大。流动在此如此引导，使得大的滴从燃料中仅仅借助重力分离出。
在过滤器壳体2中在位于下面靠近底部的区域中具有水收集室10，在该水收集室中水被收集，在过滤流体时水被分离出。被收集的水可以通过底部侧的开口以及阀门从过滤器壳体中的水收集室10导出。
在清洁室7中安装水分离筛11，该水分离筛空心柱形地构造并且具有外部直径，该外部直径小于中间管8的内部直径，从而位于中间的环形空间4形成清洁室7的一部分。水分离筛11可以优选具有防水（Wasserabweisendes）的筛网，作为附加的过滤级并且作为附加的屏障用于可能还存在的水滴。该水分离筛11同样如中间管8一样轴向地在清洁室7或者过滤器元件6的整个长度上延伸。被分离出的水滴经过清洁室7的下面的轴向端面导出到水收集室10中。
水分离筛11的壁体具有多个穿通开口，来自在中间管8和水分离筛11之间的环形空间的清洁过的燃料可以通过这些穿通开口沿径向向内穿流到水分离筛11的内部中。接下来进行清洁过的并且释放了水滴的燃料经过清洁室7的沿轴向地位于上面的端面的轴向导出，该导出与流出管路5流动连接。
在图1在透视和部分截面图中示出了过滤器元件6。褶皱波纹包12在两个端面处由相应一个端盘13、14围住。
液体过滤器1可以功能上优选具有三级的构造。褶皱波纹包12在此首选用作颗粒过滤器并且形成燃料清洁的第一级。褶皱波纹包从燃料中去除颗粒污染。在第二过滤级中通过一个或者多个聚结器-元件9实现燃料中的水滴的增大。在第三步骤中水通过憎水的屏障分离出。第三级通过水分离筛11形成。
水收集室10可以通过传感器检测并且在相应填充的情况下被排空。
具有相应的形成第一和第二级的过滤器介质和/或聚结器介质的过滤器元件可能遭受微生物污染并且优选是前面提到的过滤器元件6的一部分。可以在过于严重的污染的情况下更换过滤器元件。
在此在优选的实施变型中过滤器元件6作为可更换的部分设置在液体过滤器中。
前面提到的过滤器元件中的一个或者多个过滤器元件、即褶皱波纹包12和/或聚结器-元件9由一层或者多层过滤器介质和/或聚结器介质形成，所述一层或者多层过滤器介质和/或聚结器介质由无纺织物形成并且所述无纺织物除了无纺织物纤维之外具有银纤维、即具有元素银或者由元素银形成的纤维。作为银纤维也可以设置连续纤维。然而，优选地银纤维具有5µm至3cm的平均纤维长度。平均纤维长度可以在统计上通过显微镜确定。
替选地或者除了银纤维之外无纺织物也可以具有银丝线，即由元素银形成或者利用元素银覆层的丝线。
过滤器介质的无纺织物优选是相对于相应采用的燃料、尤其是柴油燃料具有化学稳定性的无纺织物。
无纺织物可以优选包括无纺织物纤维，这些无纺织物纤维由纤维素、聚对苯二甲酸、聚酰胺和/或聚丙烯和/或玻璃纤维形成。这些纤维以大于50重量百分比、特别优选大于80重量百分比存在于无纺织物中。
如前面描述的无纺织物除了传统的无纺织物纤维之外具有由元素银形成的纤维或者利用元素银覆层的纤维。银纤维分布在无纺织物中并且以小于50重量百分比、优选小于20重量百分比存在于无纺织物中。
银纤维的平均纤维直径可以优选在300nm和20µm之间、特别优选在800nm和15µm之间。平均纤维直径可以根据DIN 53811：1970-07确定。
无纺织物可以优选用熔喷方法、纺粘方法和/或湿铺方法制造。银纤维在此可以优选直接在制造时加到（einarbeiten）过滤器介质和/或聚结器介质中。介质可以100％由银纤维形成或者也可以仅仅很小部分地由银纤维形成。第二纤维类型可以是全合成的连续纤维或者也可以是具有限定长度的单纤维。
过滤器介质可以一层和/或多层地构造（aufbauen），其中，优选至少一个材料层由前面提到的含银纤维的无纺织物形成。
同样优选过滤器元件6布置在燃料和/或尿素溶液的主流中。
在无纺织物中加入的银纤维防止或者至少减少燃料或者在尿素溶液中的微生物生长，过滤器介质在初次按照规定的使用之后以燃料或者尿素溶液浸湿。这样防止了生物膜或者生物淤泥的形成，该生物膜或者生物淤泥会堵塞过滤器介质。
在更长的使用时间、燃料或者尿素溶液的多次翻转（Umwälzen）的情况下、在经常的冷启动的情况下和/或在短距离的行驶的情况下微生物生长的倾向尤其显著。
银纤维和/或银丝线优选加入到无纺织物中。这样可以例如通过第二喷嘴在熔喷方法或者纺粘方法中将银丝线给出到基质上，而通过第一喷嘴进行聚合物纤维的涂覆。
Claims (13)
1.用于燃料和/或水溶液、尤其是尿素溶液和/或水的水分离和/或颗粒过滤的液体过滤器（1），尤其应用在机动车中，其特征在于，所述液体过滤器（1）具有至少一个过滤器介质和/或聚结器介质，所述至少一个过滤器介质和/或聚结器介质由无纺织物形成，所述无纺织物包括纤维和/或丝线，所述纤维和/或丝线具有元素银。
2.按照权利要求1所述的液体过滤器，其特征在于，由元素银形成的纤维和/或丝线在所述过滤器介质和/或所述聚结器介质中嵌入。
3.按照权利要求1或2所述的液体过滤器，其特征在于，所述液体过滤器（1）具有过滤器元件（6），所述过滤器元件包括过滤器介质和/或聚结器介质并且所述过滤器元件能够替换地布置在液体过滤器（1）的过滤器壳体（2）中。
4.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述过滤器壳体（2）具有用于收集从燃料中分离出的水的水收集室（10）以及用于清洁燃料的过滤器室（3），其中，所述过滤器介质和/或聚结器介质布置在所述过滤器室（3）中。
5.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述过滤器介质和/或聚结器介质构型为折叠的过滤器介质，所述折叠的过滤器介质具有至少一个由无纺织物形成的层并且所述折叠的过滤器介质星形地布置在所述过滤器壳体（2）中。
6.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述过滤器元件（6）这样布置在液体过滤器（1）的过滤器壳体（2）中，使得所述至少一个过滤器介质和/或聚结器介质在液体过滤器（1）的按照规定的使用中经受待过滤的燃料的主流。
7.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述纤维和/或丝线由元素银形成。
8.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述无纺织物包括至少50重量百分比的无纺织物纤维，所述无纺织物纤维构造为聚合的塑料纤维和/或玻璃纤维。
9.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述银纤维的平均纤维直径在300nm和20µm之间、优选在800nm和15µm之间。
10.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器，其特征在于，所述过滤器介质和/或聚结器介质具有至少一个另外的生物功能的组成部分、优选包含银的涂层和/或颗粒材料。
11.按照前述权利要求中任一项所述的液体过滤器（1）的应用，其特征在于，用于过滤燃料和/或水溶液、尤其是尿素溶液或者水的聚结器-元件和/或颗粒过滤器元件由无纺织物形成。
12.按照权利要求11所述的应用，其中，所述液体过滤器（1）布置在机动车中的燃料管路和/或用于尿素溶液的管路的主流中，并且其中，所述主流导引到所述过滤器介质和/或聚结器介质上。
13.按照权利要求11所述的应用，其中，所述液体过滤器（1）布置在内燃机的水喷射系统的管路中，尤其是至少一个水储备器的下游以及所述水喷射系统的至少一个喷射嘴和/或喷射阀的上游。
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