-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsfiltersystem eines Flüssigkeitskreislaufs,
insbesondere einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Kraftstoffrückführung,
aufweisend wenigstens ein Filterelement, einen Rohflüssigkeitseinlass
und einen Flüssigkeitsauslass, die jeweils mit einem Flüssigkeitsspeicher
verbindbar sind, und einen Reinflüssigkeitsauslass, der mit
einem Verbraucher verbindbar ist, wobei das Filterelement funktional
zwischen dem Rohflüssigkeitseinlass und dem Reinflüssigkeitsauslass
angeordnet ist und eine Rohseite des Filterelements korrespondierend
mit einer Steuereinheit verbunden ist, die eine Temperaturerfassungseinheit
aufweist zur Steuerung eines in der Steuereinheit enthaltenen Ventils
abhängig von einer Flüssigkeitstemperatur einer
Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskreislauf, wodurch die
durch den Verbraucher nicht entnommene Flüssigkeit zumindest
teilweise der Rohseite des Filterelements wieder zuführbar
ist.
-
Ferner
betrifft die Erfindung eine biegbare Flüssigkeitsleitung
und ein Filterelement eines Flüssigkeitsfiltersystems,
die miteinander verbunden werden können.
-
Außerdem
betrifft die Erfindung ein Rückschlag-/Drosselventil und
ein Filterelement eines Flüssigkeitsfiltersystems, die
miteinander verbunden werden können.
-
Marktbekannte
Flüssigkeitsfiltersysteme werden bei Flüssigkeitskreisläufen
eingesetzt, bei denen eine Flüssigkeit, wie beispielsweise
Wasser, Öl oder Kraftstoff, gefiltert wird und zumindest
eine teilweise Rückführung der Flüssigkeit
in den Flüssigkeitsspeicher erfolgt.
-
Stand der Technik
-
Aus
der
DE 100 30 324
A1 ist ein Flüssigkeitsfiltersystem eines Flüssigkeitskreislaufs
zur Filtrierung bekannt. Der Flüssigkeitskreislauf weist
einen Flüssigkeitsspeicher, eine Flüssigkeitspumpe, einen
Verbraucher, ein Filterelement und eine Steuereinheit auf. Dem Filterelement
kann zumindest teilweise eine erwärmte Flüssigkeit
zugeführt werden. Bei dem Flüssigkeitskreislauf
wird die Flüssigkeit mit der Flüssigkeitspumpe
aus dem Flüssigkeitsspeicher in Flüssigkeitsleitungen
gepumpt, von dem Filterelement gereinigt und dem Verbraucher zugeführt.
Die von dem Verbraucher nicht benötigte Flüssigkeit
wird über eine Flüssigkeitsrückleitung
der Steuereinheit zugeführt, welche die Flüssigkeit
je nach Flüssigkeitstemperatur dem Filterelement oder dem
Flüssigkeitsspeicher zugeführt. Die Steuereinheit
und das Filterelement sind in einem gemeinsamen Gehäuse eingebracht,
welches über einen Rohflüssigkeitseinlass, einen
Reinflüssigkeitsauslass, einen Flüssigkeitsrücklauf
und einen Flüssigkeitsauslass verfügt. Oft ist
es erforderlich, dass dem Verbraucher stets Flüssigkeit
in optimalem Zustand, insbesondere unter optimalem Druck und/oder
optimaler Temperatur und/oder optimaler Menge, bereitgestellt wird.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeitsfiltersystem,
eine biegbare Flüssigkeitsleitung, ein damit verbindbares
Filterelement, ein Rückschlag-/Drosselventil und ein mit
diesem verbindbares Filterelement eines Flüssigkeitskreislaufs
zu schaffen, welche einfach und effizient stets, insbesondere nach
einem Betriebsstart möglichst schnell, die Bereitstellung
von Flüssigkeit in optimalem Zustand für den Verbraucher
ermöglichen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Flüssigkeitspumpe wenigstens zur Anlassfüllung
des Filterelements mit Flüssigkeit.
-
Erfindungsgemäß kann
also mit der Flüssigkeitspumpe das Filterelement mit Flüssigkeit
vorgefüllt werden, so dass bei einem Betriebsstart, insbesondere
nach einem Filterwechsel, dem Verbraucher schnell Flüssigkeit
bereit steht. Die Flüssigkeitspumpe kann dabei grundsätzlich
an unterschiedlichen Stellen im Flüssigkeitskreislauf auf
der Rohseite oder auf der Reinseite des Filterelements angeordnet sein.
Insgesamt können so Flüssigkeitstemperatur, -druck
und -menge auf der Verbraucherseite, die bei Brennkraftmaschinen
als Rail bezeichnet werden kann, einfach stets optimal geregelt
werden.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Flüssigkeitsrücklauf
mit dem Verbraucher verbindbar und korrespondierend mit der Steuereinheit
verbunden sein. Der Flüssigkeitsrücklauf ermöglicht
einen Rücklauf von nicht benötigter Flüssigkeit von
der Verbraucherseite. Die rücklaufende Flüssigkeit
kann zum Vorwärmen von neu zugeführter Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsspeicher verwendet werden.
-
Vorteilhafterweise
kann die Flüssigkeitspumpe funktional zwischen dem Rohflüssigkeitseinlass und
der Rohseite des Filterelements angeordnet sein. Dies ist platzsparend
und wirkt sich positiv auf die Länge der benötigten
Flüssigkeitsleitungen aus.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann ein Druckregelmittel
zur Regelung des Flüssigkeitsdrucks zumindest auf der Verbraucherseite
des Flüssigkeitskreislaufs, wobei das Druckregelmittel
stromabwärts des Flüssigkeitsrücklaufs
angeordnet sein kann, sofern eine solcher gegeben ist. Das Druckregelmittel
sorgt dafür, dass auf der Verbraucherseite stets der für
den Verbraucher optimale Flüssigkeitsdruck herrscht. Abhängig
von den Flüssigkeitstemperaturen wird ein Teil der vom Verbraucher
nicht entnommenen Flüssigkeit dem Filterelement zugeführt,
wodurch sich die kalte Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher
mit der wärmeren Flüssigkeit von der Verbraucherseite
vermischt, was sich insgesamt positiv auf den Zustand, insbesondere
die Konsistenz und die Fließfähigkeit, der Flüssigkeit
für den Verbraucher auswirkt.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Temperaturerfassungseinheit
so ausgestaltet sein, dass sie das Ventil abhängig von der
Flüssigkeitstemperatur der Flüssigkeit auf der Rohseite
des Filterelements oder ggf. einer zeitlich gemittelten Mischtemperatur
aus einem Flüssigkeitsrücklauf von der Verbraucherseite
steuern kann, sofern ein Flüssigkeitsrücklauf
gegeben ist. Auf diese Weise kann das Ventil abhängig von
der Flüssigkeitstemperatur im Vorlauf oder im Rücklauf
eines sogenannten Rails geregelt werden.
-
Vorteilhafterweise
kann die Temperaturerfassungseinheit ein Federelement aus einem
Formgedächtniswerkstoff, insbesondere Nitinol, oder einem Bimetall
oder ein Wachselement aufweisen. Mit einem Formgedächtniswerkstoff
kann einfach ein Federelement realisiert werden, das einen temperaturabhängig
erhöhten Schließdruck des Ventils realisiert.
Parallel wirkend zu dem Federelement aus Formgedächtniswerkstoff
kann zusätzlich ein Federelement insbesondere aus Stahl,
mit einer im Wesentlichen temperaturunabhängigen Federkraft
vorgesehen sein, welches einen Mindestöffnungsdruck des
Ventils definiert. Die beiden Federelemente können dabei
so aufeinander abgestimmt sein, dass das temperaturunabhängige
Federelement bei Flüssigkeitstemperaturen von weniger als
beispielsweise 20°C die Steuerung des Ventils übernimmt.
Nitinol ist ein einfach verarbeitbar und zuverlässiger
Formgedächtniswerkstoff. Temperaturabhängige Federelemente
aus Bimetall weisen eine minimale Hysterese auf, so dass mit ihnen
ein ausreichend reproduzierbarer Schaltpunkt sowohl beim Aufwärmprozess
als auch beim Abkühlprozess realisiert wird. Wachselemente
sind einfache und zuverlässige Schaltelemente.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Flüssigkeitspumpe
reversibel betreibbar, insbesondere eine Zahnradpumpe oder eine Membranpumpe
sein, ein Einlass/Auslass der Flüssigkeitspumpe für
Flüssigkeit kann mit einem Sammelbereich für Abscheideflüssigkeit
auf der Rohseite des Filterelements verbunden sein, ein weiterer
Einlass/Auslass der Flüssigkeitspumpe, der mit dem Rohflüssigkeitseinlass
funktional in Verbindung steht, kann zusätzlich mit einem
Abscheideflüssigkeitsauslass des Flüssigkeitsfiltersystems
verbunden sein, und Steuermittel können vorgesehen sein,
mit denen abhängig von der Flüssigkeitsförderrichtung
der Flüssigkeitspumpe wahlweise die Verbindung der Flüssigkeitspumpe
zu dem Rohflüssigkeitseinlass oder zu dem Abscheideflüssigkeitsauslass
geöffnet werden kann. Die Steuermittel und die Flüssigkeitspumpe
können dabei so aufeinander abgestimmt sein, dass sie alleine
durch Umkehr der Flüssigkeitsförderrichtung die
Flüssigkeitsleitungen in der Weise öffnen beziehungsweise
schließen, dass wahlweise aus dem Flüssigkeitsspeicher
Flüssigkeit nachgepumpt oder mit derselben Flüssigkeitspumpe
Abscheideflüssigkeit aus dem Sammelbereich des Filterelements über
den Abscheideflüssigkeitsauslass aus dem Filtersystem herausgepumpt
werden kann. Bei der Abscheideflüssigkeit kann es sich
bei der Verwendung des Systems als Kraftstofffiltersystem beispielsweise
um Wasser handeln, welches im Filterelement von dem beförderten
Kraftstoff abgeschieden und in dem Sammelbereich gesammelt werden
kann. Das Abscheidewasser sollte beim Erreichen eines vorgegebenen
Höchstpegelstands und/oder in regelmäßigen
Abständen abgepumpt werden, damit die Funktion des Filterelements
nicht beeinträchtigt wird. Das Nachpumpen der Flüssigkeit
und das Abpumpen der Abscheideflüssigkeit kann so mit einer
einzigen Flüssigkeitspumpe durchgeführt werden,
was den Aufwand an Bauteilen und den erforderlichen Platzbedarf
verringert.
-
Zweckmäßigerweise
können die Steuermittel wenigstens zwei Rückschlagventile
umfassen, die funktional zwischen der Flüssigkeitspumpe
und dem Rohflüssigkeitseinlass und der Flüssigkeitspumpe und
dem Abscheideflüssigkeitsauslass derart angeordnet sind,
dass wahlweise die Verbindung zum Rohflüssigkeitseinlass
oder die Verbindung zum Abscheideflüssigkeitsauslass offen
ist. Rückschlagventile sind einfach aufgebaut und zuverlässig
und schließen bei Umkehr der Flüssigkeitsförderrichtung selbsttätig.
Sie können feder- oder gewichtsbelastet sein und so in
Durchlassrichtung abhängig vom Flüssigkeitsdruck
automatisch geöffnet werden. Die beiden Rückschlagventile
können so angeordnet sein, dass sie bezüglich
der Förderrichtung der Flüssigkeitspumpe entgegengesetzte
Sperrrichtungen haben. Alleine durch die Umkehr der Förderrichtung kann
so der gewünschte Leitungszweig automatisch geöffnet
werden.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können
eine Steuerelektronik zur Steuerung wenigstens der Flüssigkeitspumpe
und eine biegbare Flüssigkeitsleitung vorgesehen sein,
die von der Flüssigkeitspumpe zu einem Sammelbereich für
Abscheideflüssigkeit auf der Rohseite des Filterelements
führt, wobei die biegbare Flüssigkeitsleitung herausnehmbar
im Filterelement verläuft. Mit der Steuerelektronik kann
die Flüssigkeitspumpe bedarfsgerecht angesteuert werden.
Die Flüssigkeitspumpe kann so auch sanft angefahren und
gestoppt werden, wodurch der Verschleiß deutlich reduziert wird.
Es kann einfach die Förderrichtung umgekehrt werden, um
die Flüssigkeitspumpe wahlweise zum Nachpumpen von Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsspeicher oder zum Abpumpen von Abscheideflüssigkeit
aus dem Filterelement zu verwenden. Die Flüssigkeitspumpe
kann in räumlicher Nähe des Filterelements, vorzugsweise
an dessen Oberseite angeordnet sein, und über die biegbare
Flüssigkeitsleitung mit dem Sammelbereich der Abscheideflüssigkeit
an oder in dem unteren Bereich des Filterelements verbunden werden.
Die biegbare Flüssigkeitsleitung kann im Innenbereich des
Filterelements geschützt und platzsparend untergebracht
werden. Sie kann wegen ihrer Flexibilität bei einem Filterwechsel
auch in beengten Bauräumen einfach im Filterelement platziert
werden.
-
Um
das Erreichen eines bestimmten maximalen Pegelstands von Abscheideflüssigkeit
im Sammelbereich einfach erfassen zu können, kann vorteilhafterweise
die biegbare Flüssigkeitsleitung in einem dem Sammelbereich zugeordneten
Abschnitt Sensoren, insbesondere Elektroden, zur Erfassung von Abscheideflüssigkeit
aufweisen und Signalleitungen können von den Sensoren zu
der Steuerelektronik entlang der biegbaren Flüssigkeitsleitung
verlaufen. Auf diese Weise kann die Steuerelektronik räumlich
entfernt von den Sensoren oberhalb des Filterelements angebracht
werden, so dass ihr im Schadensfall oder einem Filterwechsel etwa
nach unten austretende Flüssigkeit nichts anhaben kann.
-
Vorteilhafterweise
kann das Druckregelmittel einen sich in Strömungsrichtung
verjüngenden Einströmbereich für die
Flüssigkeit und ein anschließendes federbelastetes
Ventil aufweisen. Über den Einströmbereich und
das Ventil gemeinsam kann der Flüssigkeitsdruck auf der
Verbraucherseite geregelt werden. Mit dem Einströmbereich
wird eine Druckreduzierung stromaufwärts des Ventils erreicht,
so dass dabei im Schadensfall, beispielsweise dem Bruch einer Feder
des Ventils, ein reduzierter Systemdruck auf der Verbraucherseite
erhalten werden kann, der einen Notbetrieb des Flüssigkeitskreislaufs ermöglicht.
Im Einströmbereich wird darüber hinaus die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit reduziert, was sich positiv auf die Lebensdauer
des Ventils auswirkt.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann funktional
zwischen der Reinseite des wenigstens einen Filterelements, insbesondere eines
Vorfilterelements, und dem Flüssigkeitsauslass ein weiteres
Filterelement, insbesondere ein Hauptfilterelement, angeordnet sein.
Durch die Verwendung von zwei in Serie geschalteten Filterelementen
wird die Filterwirkung insgesamt deutlich verbessert. Das erste
Filterelement kann dabei vorteilhafterweise mit den erfindungsgemäßen
Ventilen, der Steuereinheit und der Flüssigkeitspumpe verbunden
sein, so dass dort die Kaltstartverwaltung des Flüssigkeitsfiltersystems
konzentriert ist.
-
Zweckmäßigerweise
kann die Rohseite des weiteren Filterelements mit der Reinseite
des wenigstens einen Filterelements und ggf. mit dem Druckregelmittel
funktional verbunden sein und die Reinseite des weiteren Filterelements
kann mit dem Reinflüssigkeitsauslass funktional verbunden
sein. Auf diese Weise kann das weitere Filterelement mit dem Verbraucher
und ggf. mit dem Druckregelmittel einen Unterkreislauf bilden, dem
Flüssigkeit aus dem ersten Filterelement zugeführt
werden kann. Die aus dem Flüssigkeitsspeicher dem ersten
Filterelement zugeführte Flüssigkeit kann dabei über
die Steuereinheit mit der vom Verbraucher nicht entnommenen Flüssigkeit
aus dem Unterkreislauf vorgewärmt werden.
-
Ferner
kann vorteilhafterweise die Rohseite des wenigstens einen Filterelements
oder ggf. die Rohseite des weiteren Filterelements über
ein Entlüftungsventil mit dem Flüssigkeitsauslass
funktional verbunden sein, über das im jeweiligen Filterelement abgeschiedene
Gase, insbesondere Luft, ausgetragen werden können.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Variante kann die Reinseite des wenigstens
einen Filterelements oder ggf. die Reinseite des weiteren Filterelements über
ein Rückschlag-/Drosselventil mit dem Reinflüssigkeitsauslass
funktional verbunden sein. Das Rückschlag-/Drosselventil
kombiniert die Funktion eines Rückschlagventils, nämlich
einen Rücklauf von Flüssigkeit vom Verbraucher
in das weitere Filterelement beziehungsweise in das wenigstens eine Filterelement
zu verhindern, mit einer Drosselung des Flüssigkeitsstroms.
Der Grad der Drosselung kann dabei bevorzugt automatisch abhängig
von der Bauart der verwendeten Filterelemente eingestellt werden.
Vorzugsweise kann hierzu an den verwendeten Filterelementen ein
Betätigungsorgan angeordnet sein, welches automatisch bei
der Montage des jeweiligen Filterelementes den Drosselungsgrad des
Rückschlag-/Drosselventils einstellt. Die Rücklaufsperrfunktion
ist besonders vorteilhaft insbesondere bei der Verwendung des Flüssigkeitsfiltersystems
bei Verbrauchern, die längere Stillstandszeiten haben,
während denen die Verbraucherseite des Flüssigkeitskreislaufs
nicht leer laufen darf. So ist diese Variante besonders günstig
bei der Verwendung bei Notstromaggregaten.
-
Vorteilhafterweise
kann im Flüssigkeitskreislauf, insbesondere stromabwärts
des wenigstens einen Filterelements, eine Haupt-Flüssigkeitspumpe angeordnet
sein. Die Haupt-Flüssigkeitspumpe kann unabhängig
von der erstgenannten Flüssigkeitspumpe betrieben werden.
Auf diese Weise kann mit der erstgenannten Flüssigkeitspumpe
Abscheideflüssigkeit aus dem Sammelbereich des Filterelements
ausgetragen werden, während mit der Haupt-Flüssigkeitspumpe
die Flüssigkeit im Flüssigkeitskreislauf befördert
wird.
-
Zweckmäßigerweise
kann die Haupt-Flüssigkeitspumpe nicht in das Flüssigkeitsfiltersystems integriert
sein und das Flüssigkeitsfiltersystem kann entsprechende
Leitungsanschlüsse für die Haupt-Flüssigkeitspumpe
aufweisen. Die Haupt-Flüssigkeitspumpe kann so räumlich
getrennt vom Flüssigkeitsfiltersystem vorzugsweise fest
im oder am Flüssigkeitsspeicher angeordnet sein. Auf diese
Weise kann auch eine groß dimensionierte Haupt-Flüssigkeitspumpe
verwendet werden, ohne dass der Platzbedarf für das eigentliche
Flüssigkeitsfiltersystem dadurch vergrößert
wird.
-
Ferner
kann funktional zwischen dem Flüssigkeitsrücklauf
und dem Flüssigkeitsauslass ein Entlüftungsventil
angeordnet sein, über das Gase, insbesondere Luft, aus
der Verbraucherseite des Flüssigkeitskreislaufs ausgetragen
werden können. Das Entlüftungsventil kann mit
dem Druckregelventil derart zusammen wirken, dass ein auch bei einem Gasaustrag
stets ein optimaler Flüssigkeitsdruck auf der Verbraucherseite
sichergestellt ist.
-
Zweckmäßigerweise
kann das Entlüftungsventil räumlich oberhalb des
Druckregelmittels angeordnet sein. Auf diese Weise können
die bei dem Druckregelventil ankommenden Gase aufsteigen und effizienter über
das Entlüftungsventil ausgetragen werden.
-
Besonders
vorteilhaft kann das Flüssigkeitsfiltersystem als Modul
aufgebaut sein. Ein Modul kann einfach vormontiert und mit dem Verbraucher, dem
Flüssigkeitsspeicher und ggf. der Haupt-Flüssigkeitspumpe
verbunden werden. Durch gehäusefeste Anschlüsse
ist eine schnelle und einfache Montage des Flüssigkeitskreislaufes
möglich.
-
Das
Filterelement und/oder ggf. das weitere Filterelement kann vorteilhafterweise
ein Wechselfilter sein, dessen Wechselfilterelement kostengünstig ist
und einfach ausgetauscht werden kann.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner gelöst
durch die biegbare Flüssigkeitsleitung, die Sensoren, insbesondere
Elektroden, zur Erfassung von Abscheideflüssigkeit und
Signalleitungen von den Sensoren zu einer Steuerelektronik aufweist,
die entlang der biegbaren Flüssigkeitsleitung verlaufen. Die
biegbare Flüssigkeitsleitung hat den Vorteil, dass sie
einfach zugleich einen hydraulischen Anschluss von einem Sammelbereich
des Filterelements, der auch als ”bowl” bezeichnet
werden kann, mit einer Fluidpumpe und einen elektrischen Anschluss
von Sensoren im Sammelbereich mit einer Elektronik außerhalb
des Filterelements realisiert. Die biegbare Flüssigkeitsleitung
kann einfach und flexibel insbesondere durch einen Kanal im Zentrum
des Filterelements geführt werden. Mit Hilfe der Sensoren
können Betriebszustände im Sammelbereich, insbesondere ein
Flüssigkeitsstand und/oder eine Flüssigkeitstemperatur,
erfasst werden, um den Zustand der Flüssigkeit zu optimieren.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem
dadurch gelöst, dass das Filterelement ein Aufnahmeelement,
insbesondere ein Mittelrohr, aufweist für eine insbesondere
erfindungsgemäße biegbare Flüssigkeitsleitung,
so dass das Filterelement einfach mit einer biegbaren Flüssigkeitsleitung
bestückt werden kann.
-
Auch
wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Rückschlag-/Drosselventil mit einem Filterelement
mechanisch verbunden werden kann, wobei ein Betätigungselement
des Filterelements mit einer speziellen Geometrie mit einem Angriffsbereich
eines Drosselelements des Rückschlag-/Drosselventils mit
einer entsprechenden Gegengeometrie derart zusammenwirken kann,
dass das Rückschlag-/Drosselventil in seiner durch ein Rückschlagelement
des Rückschlag-/Drosselventils vorgegebenen Durchlassrichtung
mit Fluid durchströmt werden kann. Auf diese Weise kann
das Rückschlag-/Drosselventil nur durch die Montage eines Filterelements,
das ein Betätigungselement mit der speziellen Geometrie
aufweist, in Durchlassrichtung geöffnet und somit in Betrieb
gesetzt werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass es bei der
Verwendung eines falschen oder falsch montierten Filterelements
zu Schäden im Flüssigkeitsfiltersystem kommt.
Dies ermöglicht, dass die Flüssigkeit in optimalem
Zustand bereitgestellt wird.
-
Eine
weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
besteht darin, dass das weitere Filterelement ein Betätigungselement
mit einer speziellen Geometrie umfasst, das mit einem Angriffsbereich
eines Drosselelements eines insbesondere erfindungsgemäßen
Rückschlag-/Drosselventils mit einer entsprechenden Gegengeometrie
derart zusammenwirken kann, dass das Drosselelement einen Öffnungszustand
annimmt. So kann ein entsprechendes Rückschlag-/Drosselventil
durch die Montage des erfindungsgemäßen Filterelements
in Durchlassrichtung geöffnet und somit in Betrieb gesetzt
werden, wodurch der optimale Zustand der bereitgestellten Flüssigkeit
ermöglicht wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, Beschreibung und
den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
-
1 schematisch
einen Flüssigkeitskreislauf mit einem Flüssigkeitsfiltersystem;
-
2 schematisch
eine isometrische Darstellung des Flüssigkeitsfiltersystems
aus der 1;
-
3 eine
Steuereinheit des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 im
Schnitt;
-
4 ein
Druckregelventil des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 im
Schnitt;
-
5 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines Vorfilters mit einer biegsamen
Flüssigkeitsleitung des Flüssigkeitsfiltersystems
aus den 1 und 2 im Schnitt;
-
6 schematisch
eine Detailansicht einer Flüssigkeitspumpe des Flüssigkeitsfiltersystems
aus den 1 und 2 im Schnitt;
-
7 schematisch
einen Längsschnitt eines Abscheideflüssigkeitsaustragventils
des Flüssigkeitsfiltersystems aus 1 und 2;
-
8 schematisch
einen Schnitt einer Ventilbaueinheit mit einem Vorpumpen-Rückschlagventil und
einem Zulauf-Rückschlagventil des Flüssigkeitsfiltersystems
aus den 1 und 2;
-
9 schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Rückschlag-/Drosselventils
des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 mit
einem Hauptfilter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
im Schnitt;
-
10 schematisch
ein als Wechselfilter ausgebildetes zweites Ausführungsbeispiel
eines Hauptfilters des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 im
Schnitt;
-
11 schematisch
ein als Wechselfilter ausgebildetes zweites Ausführungsbeispiel
eines Vorfilters des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 im
Schnitt;
-
12 schematisch
ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rückschlag-/Drosselventils
des Flüssigkeitsfiltersystems aus den 1 und 2 im
Schnitt.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
In
der 1 ist ein Flüssigkeitskreislauf 10 schematisch
dargestellt. Der Flüssigkeitskreislauf 10 umfasst
einen Flüssigkeitsspeicher 12, eine von dem Flüssigkeitsspeicher 12 ausgehende
Rohflüssigkeitsleitung 14, ein an die Rohflüssigkeitsleitung 14 anschließendes
Flüssigkeitsfiltersystem 16, eine Reinflüssigkeitsleitung 18,
welche einen Verbraucher 20 mit dem Flüssigkeitsfiltersystem 16 verbindet, eine
Flüssigkeitsrückleitung 22 und eine Flüssigkeitsableitung 24.
Der Verbraucher 20 kann beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzanlage
einer Brennkraftmaschine aufweisen, der flüssiger Kraftstoff
(Flüssigkeit) aus einem Kraftstoffspeicher zugeführt
wird. Damit eine Flüssigkeit in den Flüssigkeitskreislauf 10 zirkulieren
kann, ist eine Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 vorgesehen,
welche einen Flüssigkeitsdruck in dem Flüssigkeitskreislauf 10 erzeugt
und ein größeres Fördervolumen besitzt,
als der Verbraucher 20 maximal entnehmen kann. Die Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel außerhalb des Flüssigkeitsfiltersystems 16 angeordnet.
Die Anordnung der Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 ist
aber innerhalb des Flüssigkeitskreislaufs 10 beliebig,
wodurch eine Anordnung beispielsweise auch in dem Flüssigkeitsfiltersystem 16,
in dem Flüssigkeitsspeicher 12 oder einer anderen
flüssigkeitsführenden Leitung möglich
ist.
-
Die
Bauteile des Flüssigkeitsfiltersystems 16, welche
in der 1 innerhalb des mit 27 bezeichneten rechteckigen
Rahmens angeordnet sind, sind, wie in 2 gezeigt,
als Modul aufgebaut. Das Flüssigkeitsfiltersystem 16 kann
so vormontiert einfach mit dem Flüssigkeitsspeicher 12 und
dem Verbraucher 20 verbunden werden.
-
Das
Modul des Flüssigkeitsfiltersystems 16 verfügt über
einen Rohflüssigkeitseinlass 28 und einen Flüssigkeitsauslass 34, über
die mittels der Rohflüssigkeitsleitung 14 und
der Flüssigkeitsableitung 24 das Flüssigkeitsfiltersystem 16 trennbar
mit dem Flüssigkeitsspeicher 12 verbunden ist.
-
Ferner
weist das Modul des Flüssigkeitsfiltersystems 16 einen
Flüssigkeitsauslass 30 und einen Flüssigkeitsrücklauf 32 auf, über
die mittels der Reinflüssigkeitsleitung 18 und
der Flüssigkeitsrückleitung 22 das Flüssig
keitsfiltersystem 16 trennbar mit dem Verbraucher 20 verbunden
ist.
-
Das
Flüssigkeitsfiltersystem 16 weist einen Vorfilter 36 und
einen Hauptfilter 38 auf, die jeweils eine Rohseite 36a beziehungsweise 38a und
eine Reinseite 36b beziehungsweise 38b aufweisen.
Die jeweiligen Rohseiten 36a, 38a und Reinseiten 36b, 38b sind
dichtend voneinander getrennt. Der Rohflüssigkeitseinlass 28 ist über
eine Zulaufleitung 40 mit der Rohseite 36a des
Vorfilters 36 verbunden.
-
In
der Zulaufleitung 40 ist ein gewichtsbelastetes Zulauf-Rückschlagventil 42 angeordnet,
welches einen Rücklauf von Flüssigkeit von der
Rohseite 36a zurück zum Rohflüssigkeitseinlauf 28 verhindern soll.
Die Reinseite 36b des Vorfilters 36 ist über
eine Hauptpumpen-Zulaufleitung 44 mit einem Pumpleitungsauslass 46 des
Flüssigkeitsfiltersystems 16 verbunden. An den
Pumpleitungsauslass 46 ist eine Saugleitung 48 der
Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 lösbar angeschlossen.
-
Von
der Druckseite der Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 führt
eine Druckleitung 50 zu einem Pumpleitungseinlass 52 des
Flüssigkeitsfiltersystems 16. Der Pumpleitungseinlass 52 ist über
eine Hauptpumpen-Ablaufleitunng 54 mit der Rohseite 38a des Hauptfilters 38 verbunden.
Von der Reinseite 38b des Hauptfilters 38 führt
eine Hauptfilter-Reinleitung 56 zum Reinflüssigkeitsauslass 30.
In der Hauptfilter-Reinleitung 56 befindet sich ein weiter
unten näher erläutertes federbelastetes Rückschlag-/Drosselventil 58,
mit dem u. a. ein Rücklauf von Flüssigkeit vom
Reinflüssigkeitsauslass 30 zur Reinseite 38b des
Hauptflüssigkeitsfilters 38 verhindert wird.
-
Im
Flüssigkeitsfiltersystem 16 ist ferner eine Rücklaufleitung 60 integriert,
welche den Flüssigkeitsrücklauf 32 mit
dem Flüssigkeitsauslass 34 verbindet. In der Rücklaufleitung 60 ist
ein Rücklauf-Entlüftungsventil 62 in
Form eines Rückschlagventils angeordnet. Das Rücklauf-Entlüftungsventil 62 verhindert
eine Rückströmung von Flüssigkeit und/oder Gas
vom Flüssigkeitsauslass 34 her in Richtung zum Flüssigkeitsrücklauf 32.
Ein Entlüftungsabschnitt der Rücklaufleitung 60 stromabwärts
des Rücklauf-Entlüftungsventils 62 ist
in 1 gestrichelt gezeichnet, wodurch angedeutet werden
soll, dass in diesem Bereich im Wesentlichen Gas, vorzugsweise Luft,
aus dem Flüssigkeitskreislauf 10 ausgetragen wird.
Im Normalfall verbleibt die Flüssigkeit, welche vom Verbraucher 20 nicht
entnommen wird, bis auf die Dauerleckagen, die durch das Rücklauf-Entlüftungsventil 62 und
ein weiter unten erläutertes Hauptfilter-Entlüftungsventil 74 gebildet
werden, innerhalb des Flüssigkeitsfiltersystems 16 auf
der Seite des Verbrauchers 20. Die Verbraucherseite des
Flüssigkeitskreislaufs 10 kann insbesondere bei
Kraftstoffsystemen auch als ”Rail” bezeichnet
werden. Stromaufwärts des Rücklauf-Entlüftungsventils 62 zweigt
eine Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 von der Rücklaufleitung 60 ab
und führt zur Rohseite 36a des Vorfilters 36.
In der Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 ist eine Steuereinheit 66 angeordnet,
die in 3 im Schnitt gezeigt ist. Mit der Steuereinheit 66 wird
ein Flüssigkeitsrückfluss von dem Flüssigkeitsrücklauf 32 zur
Rohseite 36a abhängig von der Temperatur der Flüssigkeit
auf der Rohseite 36a des Vorfilters 36 gesteuert.
-
Stromabwärts
der Abzweigung zur Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 zweigt
eine Hauptpumpen-Verbindungsleitung 68 von der Rücklaufleitung 60 ab
und mündet in die Hauptpumpen-Zulaufleitung 44.
In der Hauptpumpen-Verbindungsleitung 68 ist ein Druckregelventil 70 angeordnet
zur Regelung des Flüssigkeitsdrucks auf der Verbraucherseite des
Flüssigkeitskreislaufs 10. Das Druckregelventil 70 ermöglicht
eine Flüssigkeitsströmung von der Rücklaufleitung 60 zur
Hauptpumpen-Zulaufleitung 44. In umgekehrter Strömungsrichtung
sperrt das Druckregelventil 70.
-
Die
Hauptpumpen-Verbindungsleitung 68 mit dem Druckregelventil 70 verläuft
funktional parallel zu dem die Steuereinheits-Verbindungsleitung 64, die
Steuereinheit 66 und das Vorfilterelement 36 aufweisenden
Flüssigkeitsleitungszweig.
-
Das
Druckregelventil 70 befindet sich räumlich unterhalb
des Rücklauf-Entlüftungsventils 62, so dass
stromaufwärts des Druckregelventils 70 auftretende
Gase, insbesondere Luft, über das Rücklauf-Entlüftungsventil 62,
den Entlüftungsabschnitt der Rücklaufleitung 60 und
die Flüssigkeitsableitung 24 optimal zum Flüssigkeitsspeicher 12 ausgetragen werden
können.
-
Die
Rohseite 38a des Hauptfilters 38 ist über eine
Entlüftungsleitung 72 mit der Rücklaufleitung 60 verbunden
und mündet in den Entlüftungsabschnitt stromabwärts
des Rücklauf-Entlüftungsventils 62. In der
Entlüftungsleitung 72 ist das oben bereits erwähnte
Hauptfilter-Entlüftungsventil 74 angeordnet, welches
als federbelastetes Rückschlagventil aufgebaut ist, und
einen Gasaustrag von der Rohseite 38a des Hauptfilters 38 zum
Entlüftungsabschnitt der Rücklaufleitung 60 erlaubt.
-
Von
der Zulaufleitung 40 zweigt ferner stromaufwärts
des Zulauf-Rückschlagventils 42 eine Vorpumpenleitung 76 ab,
welche zu einer reversibel betreibbaren Flüssigkeitspumpe 78 führt.
In der Vorpumpenleitung 76 befindet sich ein gewichtsbelastetes
Vorpumpen-Rückschlagventil 80, mit dem ein Flüssigkeitsrückstrom
von der Flüssigkeitspumpe 78 zur Zulaufleitung 40 verhindert
wird. Von der Flüssigkeitspumpe 78 führt
eine biegbare Flüssigkeitsleitung 82, die auch
als ”flexible pipe” bezeichnet werden kann, zu
einem Sammelbereich 84 für Abscheideflüssigkeit
unten am Vorfilter 36. Bei Kraftstoffsystemen ist die Abscheideflüssigkeit
im Wesentlichen Wasser.
-
Zwischen
dem Vorpumpen-Rückschlagventil 80 und der Flüssigkeitspumpe 78 zweigt
eine Abscheideflüssigkeitsaustragsleitung 86 von
der Vorpumpenleitung 76 ab und führt zu einem
Abscheideflüssigkeitsauslass 88 des Flüssigkeitsfiltersystems 16.
An den Abscheideflüssigkeitsauslass 88 ist eine hier
nicht weiter interessierende Ablassleitung angeschlossen. In der
Abscheideflüssigkeitsaustragsleitung 86 ist ein
federbelastetes Abscheideflüssigkeitsaustragsventil 90 angeordnet
welches einen Rückstrom von Abscheideflüssigkeit
zur Flüssigkeitspumpe 78 verhindert.
-
In
der 3 ist die Steuereinheit 66 im Schnitt
dargestellt. Die Steuereinheit 66 umfasst eine Ventileinheit 66a,
mit der die Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 geöffnet
oder verschlossen werden kann. Ferner weist die Steuereinheit 66 eine
Schraubendruckfeder aus Nitinol (Nitinolfeder 66b) auf,
welche mittels ihres Formgedächtnisses als Temperaturerfassungseinheit
für die Flüssigkeitstemperatur der im filterseitigen
Bereich der Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 dient.
Anstelle von Nitinol kann auch ein andersartiger Formgedächtniswerkstoff
oder ein Bimetall oder ein Wachselement eingesetzt werden.
-
Die
Ventileinheit 66a und die Nitinolfeder 66b sind
in einem gemeinsamen zylindrischen Ventilgehäuse 92 untergebracht.
Das Ventilgehäuse 92 weist stirnseitig eine Eintrittsöffnung 94 für
Flüssigkeit auf, welche mit dem mit der Rücklaufleitung 60 verbundenen
Abschnitt der Steuereinheits-Verbindungsleitung 64 korrespondiert.
Die Eintrittsöffnung 94 ist mit einem Ventilkörper 96 verschließbar,
welcher in einem Ventilraum 102 des Ventilgehäuses 92 zur
Eintrittsöffnung 94 hin und von dieser weg bewegbar
ist. Zum Schließen der Eintrittsöffnung 92 liegt
eine entsprechende Dichtfläche des Ventilkörpers 96 an
einem Ventilsitz um die Eintrittsöffnung 94 dichtend
an.
-
In 3 ist
die Ventileinheit 66a im offenen Zustand gezeigt. Die Ventileinheit 66a ist
im nicht gezeigten Normalzustand unterhalb eines bestimmten Flüssigkeitsdrucks
auf der Verbraucherseite und oberhalb einer bestimmten Flüssigkeitstemperatur auf
der Filterseite geschlossen. Der Öffnungsdruck der Ventileinheit 66a ist
insgesamt abhängig von der Flüssigkeitstemperatur.
Dies wird durch die Federkraft der Nitinolfeder 66b und
einer in gleicher Richtung wirkenden Schraubendruckfeder aus Stahl (Stahlfeder 98)
bewirkt. Die Stahlfeder 98 umgibt die Nitinolfeder 66b koaxial
zu dieser. Die Stahlfeder 98 kann aber auch innerhalb der
Nitinolfeder 66b angeordnet sein.
-
Die
Nitinolfeder 66b und die Stahlfeder 98 stützen
sich an der Unterseite des Ventilkörpers 96 und
an der der Eintrittsöffnung 94 gegenüberliegenden
Innenfläche des Ventilgehäuses 92 ab.
-
Auf
gegenüberliegenden Umfangsseiten des Ventilgehäuses 92 befinden
sich darüber hinaus zwei Austrittsöffnungen 100,
die mit dem Ventilraum 102 verbunden sind. Die Austrittsöffnungen 100 korrespondieren über
die erste Verbindungsleitung 64 mit der Rohseite 36a des
Vorfilters 36 verbunden.
-
Die
Nitinolfeder 66b steht insgesamt im Wärmekontakt
mit Flüssigkeit im Abschnitt der Verbindungsleitung 64 zur
Rohseite 36a des Vorfilters 36 und erfasst somit
die Flüssigkeitstemperatur im Vorlauf. Die Nitinolfeder 66b vergrößert
ihre Axialausdehnung mit zunehmender Flüssigkeitstemperatur und übt
somit in einem vorgegebenen Flüssigkeitstemperaturbereich
einen Schließdruck auf den Ventilkörper 96 zum
Schließen der Ventileinheit 66a aus, so dass keine
Flüssigkeit aus der Rücklaufleitung 60 zum
Vorfilter 36 gelangt. Unterhalb der vorgegebenen Vorlauf-Flüssigkeitstemperatur,
vorzugsweise 20°C beispielsweise bei einem Kaltstart, nimmt
die Nitinolfeder 66b ihre ursprüngliche axiale
Ausdehnung ein, so dass ihr Anteil an der Schließkraft
der Ventileinheit 66a mit Abnahme der Flüssigkeitstemperatur
abnimmt. Der Mindestöffnungsdruck der Ventileinheit 66a wird
dann durch die Stahlfeder 98 definiert, deren Federkraft
im Wesentlichen temperaturunabhängig ist. Die Stahlfeder 98 verhindert,
dass die Ventileinheit 66a unterhalb des Mindestöffnungsdrucks
geöffnet wird.
-
Der
unterhalb der bestimmten Vorlauftemperatur über die Steuereinheit 66 abgeleitete
Flüssigkeitsteilstrom dient gleichzeitig zur Erwärmung
der Flüssigkeit im Vorfilter 36.
-
In
der 4 ist das Druckregelventil 70 im Schnitt
dargestellt. Das Druckregelventil 70 weist einen Flüssigkeits-Einlass 103 auf,
der mit der Rücklaufleitung 60 verbunden ist.
An den Flüssigkeits-Einlass 103 schließt
sich ein in Strömungsrichtung verjüngender, mehrfach
abgestufter Einströmbereich 104 an. An den Einströmbereich 104 schließt
sich ein Ventilsitz eines federbelasteten Rückschlagventils 106 an.
In der Grundstellung des Rückschlagventils 106 presst
eine Ventilfeder 108 einen Ventilköper 110 gegen
den Ventilsitz 105 und schließt so das Rückschlagventil 106.
An den Ventilsitz 105 schließt sich stromabwärts
ein Ringraum 112 an. Der Ringraum 112 weist an
der Umfangsseite eine Auslassöffnung 114 für
die Flüssigkeit auf, die mit der Hauptpumpen-Verbindungsleitung 68 verbunden
ist. Der Einströmbereich 104 und das Rückschlagventil 106 sind in
einem gemeinsamen Gehäuse 115 im Wesentlichen
linear angeordnet.
-
Mit
dem Druckregelventil 70 wird der Flüssigkeitsdruck
im Flüssigkeitskreislauf 10 auf der Verbraucherseite,
insbesondere in der Hauptfilter-Reinleitung 56, der Reinflüssigkeitsleitung 18,
der Flüssigkeitsrückleitung 22 und dem
Abschnitt der Rücklaufleitung 60 vor dem Entlüftungsventil 62 geregelt. Dabei
wirken der Einströmbereich 104 und das Rückschlagventil 106 funktional
zusammen, wobei mittels des Einströmbereichs 104 die
Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Ventilkörpers 110 reduziert wird.
Mit dem Rücklauf-Entlüftungsventil 62 und
dem Hauptfilterentlüftungsventil 74 wird die Menge
an gelöster Luft in der Flüssigkeit möglichst
gering gehalten, so dass das Druckregelventil 70 hinsichtlich
Kavitation optimiert ist. Mit dem Einströmbereich 104 ferner
ein Notbetrieb ermöglicht werden, selbst wenn das Rückschlagventil 106 aufgrund
eines Defekts, beispielsweise des Bruchs der Ventilfeder 108 nicht mehr
schließt.
-
In
der 5 ist der Vorfilter 36 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel im Schnitt gezeigt. Der Vorfilter 36 weist
ein zylindrisches Filtergehäuse 116 auf, in dem
ein hier nicht weiter interessierendes, im Wesentlichen rotationssymmetrisches
Filterelement 118 angeordnet ist. Das Filterelement 118 trennt
einen Einlassraum 120 auf der Rohseite 36a des
Vorfilters 36 dicht von einem inneren Raum auf der Reiseite 36b.
Unterhalb des Filterelements 118 befindet sich von diesem
mit einer Endplatte 120 getrennt der Sammelbereich 84 für
die Abscheideflüssigkeit. Der den Sammelbereich 84 umgebende
Gehäuseteil kann auch als „bowl” bezeichnet
werden. Die Rohseite 36a ist mit dem Sammelbereich 84 verbunden,
so dass sich die zu befördernde Flüssigkeit auf
der Rohseite 36a und im Sammelbereich 84 verteilen
kann. Auf der Rohseite 36a abgeschiedene Abscheideflüssigkeit
kann nach unten auf den Boden des Sammelbereichs 84 sinken
und sich dort in einer zentralen Senke sammeln.
-
In
einem zentralen Mittelrohr 122 verläuft die biegbare
Flüssigkeitsleitung 82 von einem Anschlussblock 82a bis
fast zum Boden des Sammelbereichs 84, wo sie offen ist.
Die biegbare Flüssigkeitsleitung 82 ist aus einem
Kunststoff, insbesondere PA11. Die Flüssigkeitsleitung 82 kann
aufgrund ihrer Biegbarkeit einfach in das Mittelrohr 122 eingesteckt werden,
beispielsweise bei einem Wechsel des Vorfilters 36. Dabei
kann der Vorfilter 36 relativ zum Anschlusskopf 82a auch
geneigt oder gekippt werden. Die Flüssigkeitsleitung 82 kann
so auch einfach ausgetauscht werden.
-
Der
Anschlusskopf 82a weist hydraulische Anschlüsse
für die Flüssigkeitspumpe 78 und elektrische
Anschlüsse für eine Steuerelektronikeinheit 124 des
Flüssigkeitsfiltersystems 16 auf.
-
An
der Außenseite der biegbaren Flüssigkeitsleitung 82 verlaufen
in axialer Richtung zwei Signalleitungen 126 in Form von
Metalllitzen bis zum freien Ende der Flüssigkeitsleitung 82.
Dort sind sie mit Flüssigkeitssensoren 128 verbunden,
mit welchen das Erreichen eines vorgegebenen Pegelstands an Abscheideflüssigkeit
im Sammelbereich 84 erfasst werden kann.
-
Die
Flüssigkeitssensoren 128 können auch elektrodenartig
von den Signalleitungen 126 mitgebildet sein.
-
Die
Signalleitungen 126 sind im Anschlussblock 82a über
die elektrischen Anschlüsse mit der Steuerelektronikeinheit 124 verbunden.
Mit der Steuerelektronikeinheit 124 kann die Flüssigkeitspumpe 78 auf
Signale der Flüssigkeitssensoren 128 hin so angesteuert
werden, dass sie die Abscheideflüssigkeit aus dem Sammelbereich 84 absaugt.
-
Die
Länge der biegbaren Flüssigkeitsleitung 82 ist
optimal auf die Höhe des Vorfilters 36 abgestimmt,
so dass das Mündungsende in einem Abstand vom Boden des
Sammelbereichs 84 angeordnet ist, der für das
Absaugen der Abscheideflüssigkeit optimal ist.
-
Die
Flüssigkeitspumpe 78 ist in der 6 gezeigt.
Es handelt sich dabei um eine Zahnradpumpe, die reversibel betrieben
werden kann. Die Zahnradpumpe weist zwei Stahlzahnräder 78a auf,
deren Zähne an keramikbeschichteten Gehäusewandungen
entlanggleiten. Die Gehäusewandungen können statt
mit Keramik auch mit einem anderen Material, beispielsweise Kunststoff
oder Stahl, beschichtet sein. Sie können aber auch gänzlich
aus Keramik, Kunststoff oder Stahl sein. Die Zähne der
beiden Edelstahlzahnräder 78a greifen ineinander.
Der Drehsinn der Edelstahlzahnräder 78a gibt die
Förderrichtung vor. Ein Einlass/Auslass 130 der
Flüssigkeitspumpe 78 ist mit der Vorpumpenleitung 76 verbunden,
ein weiterer Einlass/Auslass 132 ist über den
Anschlussblock 82a mit der biegbaren Flüssigkeitsleitung 82 verbunden.
-
Je
nach Ansteuerung der Flüssigkeitspumpe 78 mit
der Steuerelektronikeinheit 124 kann die Förderrichtung
so vorgegeben werden, dass entweder Abscheideflüssigkeit
aus dem Sammelbereich 84 abgesaugt wird oder Flüssigkeit
aus der Vorpumpenleitung 76 der Rohseite 36a,
respektive dem Sammelbereich 84, zugepumpt wird.
-
Beim
Absaugen von Abscheideflüssigkeit aus dem Sammelbereich 84 wird
dabei das Vorpumpen-Rücklaufventil 80 selbsttätig
geschlossen, so dass sich ein Druck zum Öffnen des Abscheideflüssigkeitsaustragsventils 90 in
der Abscheideflüssigkeitsaustragsleitung 86 aufbaut.
Bei ausreichendem Abscheideflüssigkeitsdruck wird das Abscheideflüssigkeitsaustragsventil 90 gegen
die Federbelastung geöffnet, so dass die Abscheideflüssigkeit
aus dem Sammelbereich 84 des Vorfilters 36 abgepumpt
und so über den Abscheideflüssigkeitsauslass 88 aus dem
Flüssigkeitsfiltersystem 16 entfernt werden.
-
Wird
die Anlass-Flüssigkeitspumpe 78 mit der Steuerelektronikeinheit 124 zum
Nachpumpen von Flüssigkeit angesteuert. Dies ist beispielsweise der
Fall, wenn nach einem Wechsel des Vorfilters 36, in diesem
noch keine Flüssigkeit enthalten ist. Ein Mangel an Flüssigkeit
kann ebenfalls mit den Flüssigkeitssensoren 128 oder
einer anderen Erfassungseinheit erkannt und an die Steuerelektronikeinheit 124 übermittelt
werden. Zum Nachpumpen von Flüssigkeit wird die Flüssigkeitspumpe 78 mit
der Steuerelektronikeinheit 124 so angesteuert, dass sie über die
Flüssigkeitsleitung 14und die Vorpumpenleitung 76 Flüssigkeit
ansaugen und über die biegsame Flüssigkeitsleitung 82 dem
Vorfilter 36 zuführen kann. Dabei wird das Vorpumpen-Rückschlagventil 80 selbsttätig
geöffnet. Das Abscheideflüssigkeits-Austragventil 90 wird
selbsttätig geschlossen, so dass sich der zum Nachpumpen
erforderliche Saugdruck in der Vorpumpenleitung 76 aufbauen
kann und außerdem keine Abscheideflüssigkeit vom
Abscheideflüssikeitsauslass 88 zurück
strömen kann. Sobald mit der Steuerelektronikeinheit 124 erkannt
wird, dass der Vorfilter 36 für einen Betreibsstart
ausreichend mit Flüssigkeit befüllt ist, wird
der Anlassfüll-Vorgang beendet indem die Flüssigkeitspumpe 78 mit
der Steuerelektronikeinheit 124 gestoppt wird. Das Flüssigkeitsfiltersystem 16 steht
nun für den Normalbetrieb bereit.
-
Im
Normalbetrieb wird Flüssigkeit mittels der Haupt-Flüssigkeitspumpe 26 über
die Zulaufleitung 40 und das selbsttätig öffnende
Rückschlagventil 42 zur Rohseite 36a des
Vorfilters 36 angesaugt.
-
Die 7 zeigt
das Abscheideflüssigkeits-Austragventil 90 im
Längsschnitt. Das Abscheideflüssigkeits-Austragventil 90 weist
eine Einlassöffnung 90a auf, die mit der Abscheideflüssigkeits-Austragleitung 86 verbunden
ist. Ein Auslasskanal 90b erstreckt sich in dem Abscheideflüssigkeitsauslass 88,
welcher an einem Ventilgehäuse 90c des Abscheideflüssigkeitsaustragventils 90 lösbar
befestigt ist. Die Einlassöffnung 90a ist unterhalb
eines bestimmten Abscheideflüssigkeitsdrucks in der Abscheideflüssigkeitsaustragsleitung 86 mit
einem Ventilkörper 90d verschlossen, der mit einer
vorgespannten Ventilfeder 90e gegen einen Ventilsitz gepresst
wird, der die Einlassöffnung 90a umgibt. Das Abscheideflüssigkeits-Austragventil 90 ist
insgesamt linear aufgebaut.
-
Wie
in 8 gezeigt, sind das Zulauf-Rückschlagventil 42 und
das Vorpumpen-Rückschlagventil 80 in einem gemeinsamen
mehrteiligen Gehäuse 129 untergebracht. Bei dem
Vorpumpen-Rückschlagventil 80 handelt es sich
dabei um ein gewichtsbelastetes Kugelventil, Das Zulauf-Rückschlagventil 42 weist
einen Ventilkörper 42 auf, der mittels einer Schraubenfeder 42b belastet
ist. Die vom Rohflüssigkeitseinlass 28 kommende
Flüssigkeitsleitung mündet in einen umfangsseitigen
Einlass 125 einer Verzweigungskammer 127 zwischen
dem Zulauf-Rückschlagventil 42 und Vorpumpen-Rückschlagventil 80.
Im weiteren Verlauf sind die entsprechenden Flüssigkeitsleitungszweige
im Vorpumpen-Rückschlagventil 80 als die oben
erläuterte Vorpumpenleitung 76 und im Zulauf-Rückschlagventil 42 als
die Zulaufleitung 40 bezeichnet.
-
In 9 ist
das Rückschlag-/Drosselventil 58 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, das in einem Filterkopf 132 für
den Hauptfilter 38 eingebaut ist. Der Hauptfilter 38,
der in 9 ebenfalls gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, ist unten an den Filterkopf 132 angschraubt.
Das Rückschlag-/Drosselventil 58 weist ein becherförmiges
Gehäuse 134 auf, welches zum Hauptfilter 38 hin
offen ist. Das Gehäuse 134 hat umfangsseitig eine
Flüssigkeitsöffnung 136 auf, an die sich
der Abschnitt der Hauptfilter-Reinleitung 56 anschließt,
der zum Reinflüssigkeitsauslass 30 führt.
Im Gehäuse 134 ist ein ebenfalls becherförmiger
Drosselventilkolben 138 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet.
Der Boden des Drosselventilkolbens 138 befindet sich auf
der dem Hauptfilter 38 zugewandten Seite. Umfangsseitig
weist der Drosselventilkolben 138 eine Flüssigkeitsöffnung 140 auf,
welche in der in der 9 dargestellten oberen Position, in
der das Rückschlag-/Drosselventil 58 seine minimale
Drosselwirkung, mit der Flüssigkeitsöffnung 136 fluchtet.
Der Boden des Drosselventilkolbens 138 weist eine Aufnahmeöffnung 142 zur
Aufnahme eines hohlen Verbindungsstutzens 144 auf, der
an der Stirnseite des Hauptfilters 38 befestigt ist. Der Verbindungsstutzen 144 ist
fluidleitend mit der Reinseite 386 des Hauptfilters 38 verbunden.
-
Ein
Rückschlagventilkolben 146 ist im Inneren des
Drosselventilkolbens 138 in axialer Richtung relativ zu
Letzterem verschiebbar angeordnet. Mit dem Rückschlagventilkolben 146 kann
die Aufnahmeöffnung 142 verschlossen werden. Auf
der der Aufnahmeöffnung 142 abgewandten Seite
greift eine vorgespannte Spiralfeder 148 an dem Rückschlagventilkolben 146 an,
deren gegenüberliegende Seite sich gegen einen Gehäusedeckel 150 des
Gehäuses 134 abstützt. Die Spiralfeder 148 übt
eine Schließkraft auf den Rückschlagventilkolben 146 aus
und presst diesen gegen eine Dichtfläche an einem die Aufnahmeöffnung 142 umgebenden
Ventilsitz am Boden des Drosselventilkolbens 138, so dass
die Aufnahmeöffnung 142 unterhalb eines bestimmten Flüssigkeitsdrucks
auf der Reinseite 38b des Hauptfilters 38 geschlossen
ist. Der Rückschlagventilkolben 146 weist ferner
eine Dichtung 147 gegen den Rand des Verbindungsstutzens 144 auf.
Der Rand des Verbindungsstutzens 144 ist als Dichtfläche
ausgebildet. Die Dichtung 147 dichtet in der Schließstellung
des Rückschlagventilkolbens 146 den Innenraum
des Drosselventilkolbens 138 gegen die Reinseite 38b des
Hauptfilters 38 ab.
-
Der
Verbindungsstutzen 144 verfügt über eine
Schulter 152, welche gegenüber dem Rand des Verbindungsstutzens 144 abgesetzt
ist. Die Schulter 152 liegt bei korrekt eingebautem Hauptfilter 38 an der
dem Verbindungsstutzens. 144 zugewandten Fläche
des Drosselventilkolbens 138 fluiddicht an und drückt
den Drosselventilkolben 138 gegen die Federkraft der Spiralfeder 148 zum
Gehäusedeckel 150, so dass die Flüssigkeitsöffnungen 136 und 140 fluchten.
Das Rückschlag-/Drosselventil 58 ist dann in Durchlassrichtung
offen.
-
Bei
der Verwendung eines Hauptfilters einer anderen Bauart, welcher
keinen oder einen anderen Verbindungsstutzen aufweist, der nicht
geeignet ist den Drosselventilkolben 138 zum Gehäusedeckel 150 hin
zu bewegen, oder wenn der Hauptfilter 38 nicht korrekt
montiert ist, überlappen die Flüssigkeitsöffnungen 136 und 140 weniger
oder gar nicht, so dass der Flüssigkeitsfluss durch die
Hauptfilter-Reinleitung 56 gedrosselt wird. So kann die
Verwendung eines falschen Hauptfilters oder eine falsche Montage
erkannt werden. Das Rückschlag-/Drosselventil 58 kombiniert
somit eine Rücklaufsperre für Flüssigkeit
aus der Hauptfilter-Reinleitung 56 zum Verbraucher 20 mit
der Drosselfunktion insbesondere zur Fehlererkennung. Mit der Rücklaufsperre
wird verhindert, dass die Verbraucherseite leer läuft,
wenn der Verbraucher 20 nicht in Betrieb ist.
-
In
der 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Hauptfilters 238 gezeigt, der als Wechselfilter ausgebildet
ist. In einem Filtergehäusetopf 240 ist ein austauschbares
Wechselfilterelement 245 angeordnet. Der Filtergehäusetopf 240 ist
an einem als Filterkopf 242 ausgebildeten Teil eines in
der 10 ansonsten nicht gezeigten Rückschlag-/Drosselventils,
welches zu dem Rückschlag-/Drosselventil 58 aus
der 9 ansonsten ähnlich ist, lösbar
befestigt. Der Filterkopf 242 bildet den Deckel des Filtergehäusetopfs 240.
Eine Endscheibe 246 des Wechselfilterelements 245 liegt
fluiddicht an einer entsprechenden Dichtfläche des Filterkopfs 242 an.
Im Zentrum der Endscheibe 246 ist ein Verbindungsstutzen 244 mit
einem Kragen 252 angeordnet, der analog zu dem Verbindungsstutzen 144 des
ersten Ausführungsbeispiels des Hauptfilters 38 aus
der 9 mit dem Rückschlag-/Drosselventil zusammenwirkt. Beim
zweiten Ausführungsbeispiel ist von Vorteil, das beispielsweise
Späne, die beim Bohren einer Öffnung für
den Verbindungsstutzen 244 in dem Filterkopf 242 anfallen,
nicht zur Reinseite 238b des Wechselfilterelements 245 gelangen
können.
-
In 11 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel eines Vorfilters 236 gezeigt,
der als Wechselfilter ausgelegt ist. Im Unterschied zu dem Vorfilter 36 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel aus 5, ist das
Filtergehäuse 316 beim zweiten Ausführungsbeispiel
zweiteilig aufgebaut und kann geöffnet werden. In dem Filtergehäuse 316 ist
ein Wechselfilterelement 237 austauschbar angeordnet. Das
Wechselfilterelement 237 weist ein Mittelrohr 322,
welches analog zu dem Mittelrohr 122 aus dem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 5 als Aufnahme für
die in der 11 nicht gezeigte biegbare Flüssigkeitsleitung 82 dient.
Das Filtergehäuse 316 ist mit der eine Öffnung 327 für
die biegbare Flüssigkeitsleitung 82 aufweisenden
Stirnseite 329 an einem nicht gezeigten Filterkopf montiert.
Das Mittelrohr 322 weist an seinem freien Ende außerhalb
des Filtergehäuses 316 an der radial äußeren
Seite eine umfängliche Dichtung 323 auf, mit welcher
es in radialer Richtung gegen den Filterkopf abgedichtet ist. An
der Stirnseite 329 ist eine weitere geschlossene Dichtung
angeordnet, mit der die Stirnseite 329 gegen eine entsprechende
Dichtfläche des Filterkopfs in axialer Richtung abgedichtet
ist.
-
In 12 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rückschlag-/Drosselventils 58 gezeigt. Diejenigen
Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels
gemäß 9 ähnlich sind, sind
mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass bezüglich
deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel
Bezug genommen wird. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist
beim zweiten Ausführungsbeispiel das Rückschlag-/Drosselventils 58 zusätzlich
eine vorgespannte äußere Spiraldruckfeder 149 auf,
die koaxial zur Spiralfeder 148, diese und die Aufnahmeöffnung 142 im
Boden des Drosselventilkolbens 148 umgebend, verläuft.
Die äußere Spiraldruckfeder 149 stützt
sich auf einer Seite gegen den Gehäusedeckel 150 und
auf der anderen Seite gegen den Boden des Drosselventilkolbens 138 ab.
Die äußere Spiraldruckfeder 149 hält
bei nicht montiertem Hauptfilter 38 den Drosselventilkolben 138 in
seiner Schließstellung.
-
Das
Flüssigkeitsfiltersystem 16 oder Teile davon können
statt bei einem Kraftstoffkreislauf auch bei einem andersartigen
Flüssigkeitskreislauf, beispielsweise einem Wasser- oder Ölkreislauf,
eingesetzt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-