DE102009061896B4 - Filter device for fluids, especially for fuels - Google Patents
Filter device for fluids, especially for fuelsInfo
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Abstract
Eine Filtereinrichtung für Fluide weist ein in einem Filtergehäuse angeordnetes Filterelement und eine im Strömungsweg des Fluids angeordnete Heizeinrichtung auf. Die Heizeinrichtung umfasst ein Heizelement, das an einem Heizungsträger gehalten ist, welcher an der Deckelinnenseite angeordnet ist, wobei einteilig mit dem Heizungsträger ein Wasserauslassstutzen ausgebildet ist, der durch eine Ausnehmung im Deckel nach außen geführt ist. A filter device for fluids comprises a filter element arranged in a filter housing and a heating device arranged in the flow path of the fluid. The heating device comprises a heating element mounted on a heating support arranged on the inside of the cover. A water outlet nozzle is formed integrally with the heating support and leads to the outside through a recess in the cover.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinrichtung für Fluide, insbesondere für Kraftstoffe in einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a filter device for fluids, in particular for fuels in an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
In der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Filtereinrichtung für Fluide bei kompakter Bauweise so auszuführen, dass eine rasche Erwärmung des Fluids bei vereinfachter Montage und Wartung gewährleistet ist.The invention is based on the object of designing a filter device for fluids with a compact construction using simple structural measures in such a way that rapid heating of the fluid is ensured with simplified assembly and maintenance.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1. The subclaims specify expedient further developments.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung kann allgemein für die Filtration von Fluiden eingesetzt werden, insbesondere von Flüssigkeiten, wobei grundsätzlich auch ein Einsatz für gasförmige Fluide in Betracht kommt. In bevorzugter Ausführung wird die Filtereinrichtung für die Filtration von Kraftstoffen in Brennkraftmaschinen eingesetzt. Insbesondere ist die Filtereinrichtung zur Erwärmung und Filtration von Dieselkraftstoff geeignet.The filter device according to the invention can generally be used for the filtration of fluids, in particular liquids, although use for gaseous fluids is also conceivable. In a preferred embodiment, the filter device is used for the filtration of fuels in internal combustion engines. In particular, the filter device is suitable for heating and filtering diesel fuel.
Die Filtereinrichtung weist in einem Filtergehäuse ein Filterelement auf, welches von dem Fluid zu durchströmen ist. Um das Fluid vor der Filtration zu erwärmen, ist stromauf des Filterelementes eine Heizeinrichtung im Strömungsweg des Fluids angeordnet, über die ein Wärmeeintrag in das Fluid erfolgt. Die Heizeinrichtung befindet sich an der der Innenseite eines das vorzugsweise topfförmige Filtergehäuse verschließenden Deckels.The filter device comprises a filter element in a filter housing through which the fluid flows. To heat the fluid before filtration, a heating device is arranged upstream of the filter element in the fluid flow path, through which heat is introduced into the fluid. The heating device is located on the inside of a cover that closes the preferably pot-shaped filter housing.
Die Heizeinrichtung umfasst ein Heizelement, das an einem Heizungsträger gehalten ist, welcher an der Deckelinnenseite angeordnet ist. Einteilig mit dem Heizungsträger ist ein Wasserauslassstutzen ausgebildet, der mit einem Entwässerungskanal im Filtergehäuse kommuniziert, wobei der Entwässerungskanal mit dem Heizungsträger verbunden ist. Der Wasserauslassstutzen ist durch eine Ausnehmung im Deckel nach außen geführt.The heating device comprises a heating element mounted on a heating support located on the inside of the lid. A water outlet connection is formed integrally with the heating support and communicates with a drainage channel in the filter housing. The drainage channel is connected to the heating support. The water outlet connection leads to the outside through a recess in the lid.
Dem Heizungsträger kommen in dieser Ausführung zusätzliche Funktionen zu. Zum einen ist an dem Heizungsträger nicht nur das Heizelement angeordnet, sondern auch der Entwässerungskanal, über den abgeschiedenes Wasser aus der Filtereinrichtung abgeleitet werden kann. Zum anderen ist der Wasserauslassstutzen einteilig mit dem Heizungsträger ausgebildet, der mit dem Entwässerungskanal strömungsverbunden ist, wobei auf Grund der Einteiligkeit von Wasserauslassstutzen und Heizungsträger ein kompaktes, klein bauendes Bauteil erreicht wird. Der Heizungsträger kann als vorgefertigtes Modul, das auch den Entwässerungskanal umfasst, in das topfförmige Filtergehäuse eingesetzt werden, woraufhin der Deckel in der Weise aufgesetzt wird, dass der Wasserauslassstutzen durch die Ausnehmung im Deckel hindurchragt. Auf diese Weise ist der Heizungsträger einschließlich der daran gehalten Bauteile - Heizelement, Wasserauslassstutzen und Entwässerungskanal - als vorgefertigtes Modul in einfacher Weise in das Filtergehäuse einzusetzen, wobei mit dem Aufsetzen des Deckels zugleich der Heizungsträger sicher fixiert wird.In this design, the heating support has additional functions. Firstly, the heating support not only houses the heating element but also the drainage channel through which separated water can be drained from the filter device. Secondly, the water outlet nozzle is formed as a single piece with the heating support and is fluidly connected to the drainage channel. The one-piece design of the water outlet nozzle and heating support results in a compact, small component. The heating support can be inserted into the pot-shaped filter housing as a prefabricated module, which also includes the drainage channel. The cover is then placed on top so that the water outlet nozzle protrudes through the recess in the cover. In this way, the heating support, including the components held on it – heating element, water outlet nozzle, and drainage channel – can be easily inserted into the filter housing as a prefabricated module. The heating support is also securely fixed in place when the cover is placed on top.
Gemäß einer zweckmäßigen weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass elektrische Kontaktpins mit dem Heizungsträger und einem Wasserstandssensor verbunden und durch eine Ausnehmung im Deckel hindurchgeführt sind. Die Kontaktpins dienen insbesondere zum elektrischen Anschluss eines in der Filtereinrichtung verbauten Wasserstandssensors, mit dem der Wasserstand abgeschiedenen Wassers im Filtergehäuse zu messen ist. Der Wasserstandssensor befindet sich vorzugsweise in oder an dem Entwässerungskanal. Dem Heizungsträger kommt daher die weitere Funktion zu, sowohl die Kontaktpins als auch - über den Entwässerungskanal - den Wasserstandssensor aufzunehmen. Der Heizungsträger ist somit Träger des Wasserauslassstutzens, des Entwässerungskanals, der elektrischen Kontaktpins und des Wasserstandssensors. Dieses Modul wird bei der Montage in das Filtergehäuse eingebaut und mit dem Verschließen des Deckels im Filtergehäuse an der gewünschten Position gesichert. Zum Ausgleich von Bauteil- und Fertigungstoleranzen ist zwischen Filterelement und dem Filtergehäuseboden ein Federelement angeordnet, das für eine kraftschlüssige Anlage des Moduls am Deckel sorgt. Zugleich ist mit dem Aufsetzen des Deckels der elektrische Anschluss an die Kontaktpins sowie der Strömungsanschluss an den Wasserauslassstutzen in einfacher Weise durchzuführen.According to a further advantageous embodiment, electrical contact pins are connected to the heating support and a water level sensor and are guided through a recess in the cover. The contact pins serve In particular, for the electrical connection of a water level sensor installed in the filter device, which is used to measure the level of separated water in the filter housing. The water level sensor is preferably located in or on the drainage channel. The heater support therefore has the additional function of accommodating both the contact pins and - via the drainage channel - the water level sensor. The heater support thus supports the water outlet nozzle, the drainage channel, the electrical contact pins, and the water level sensor. This module is installed in the filter housing during assembly and secured in the desired position when the cover is closed. To compensate for component and manufacturing tolerances, a spring element is arranged between the filter element and the filter housing base, ensuring a force-fitting connection of the module to the cover. At the same time, the electrical connection to the contact pins and the flow connection to the water outlet nozzle can be easily carried out when the cover is put in place.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind auch ein Fluid-Eintrittsstutzen sowie ein Fluid-Austrittsstutzen mit dem Heizungsträger verbunden und durch Ausnehmungen im Deckel hindurchgeführt, wobei über den Fluid-Eintritts- und den Fluid-Austrittsstutzen das zu reinigende bzw. bereits gereinigte Fluid in die Filtereinrichtung ein- bzw. aus dieser abgeführt wird. Insgesamt sind somit in den Deckel mehrere Ausnehmungen eingebracht, durch die der Wasserauslassstutzen, die Kontaktpins, der Fluid-Eintrittsstutzen und der Fluid-Austrittsstutzen hindurchragen. Auf diese Weise erfolgen sämtliche Anschlüsse über die Stirnseite der Filtereinrichtung im Bereich des Deckels. Darüber hinaus sind keine weiteren Anschlüsse erforderlich.According to a further advantageous embodiment, a fluid inlet nozzle and a fluid outlet nozzle are also connected to the heating support and guided through recesses in the cover. The fluid to be cleaned or the already cleaned fluid is introduced into the filter device and discharged from it via the fluid inlet and outlet nozzles. Thus, a total of several recesses are incorporated into the cover, through which the water outlet nozzle, the contact pins, the fluid inlet nozzle, and the fluid outlet nozzle protrude. In this way, all connections are made via the front side of the filter device in the area of the cover. No further connections are required.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, am Entwässerungskanal und ggf. auch am Auslassstutzen Dichtlippen anzuformen, die mit angrenzenden Bauteilen in Dichtkontakt stehen. Im Falle des Entwässerungskanals wird eine Abdichtung zu einem das Filterelement tragenden Mittelrohr erreicht, im Falle des Auslassstutzens eine Abdichtung gegenüber dem Heizungsträger und/oder einem mit dem Entwässerungskanal verbundenen Bauteil. Somit können auch am Entwässerungskanal und am Auslassstutzen zusätzliche Dichtelemente entfallen.Furthermore, it is advisable to form sealing lips on the drainage channel and, if necessary, also on the outlet nozzle, which ensure a tight seal with adjacent components. In the case of the drainage channel, this creates a seal with a central pipe supporting the filter element; in the case of the outlet nozzle, this creates a seal with the heating support and/or a component connected to the drainage channel. This eliminates the need for additional sealing elements on the drainage channel and the outlet nozzle.
Der Heizungsträger ist bevorzugt als ein Kunststoffteil ausgeführt, gleiches gilt für die einteilig mit dem Heizungsträger ausgeführten Bauteile, beispielsweise den Wasserauslassstutzen. Auch der Entwässerungskanal ist vorteilhafterweise als Kunststoffteil ausgeführt.The heater support is preferably designed as a single plastic part, as are the components formed integrally with the heater support, such as the water outlet nozzle. The drainage channel is also advantageously designed as a plastic part.
Die Heizeinrichtung umfasst erfindungsgemäß eine Wärmeleitplatte sowie ein Heizelement, welches die Wärmeleitplatte erwärmt. Das Fluid wird an der Wärmeleitplatte entlang geführt, so dass der Wärmeeintrag in das Fluid über die Wärmeleitplatte erfolgt.According to the invention, the heating device comprises a heat-conducting plate and a heating element that heats the heat-conducting plate. The fluid is guided along the heat-conducting plate, so that the heat is introduced into the fluid via the heat-conducting plate.
Diese Ausführung hat verschiedene Vorteile. Zum einen ist ein großflächiger Kontakt zwischen der Wärmeleitplatte und dem Fluid möglich, wodurch eine rasche Erwärmung des Fluids gewährleistet ist. Zum andern kann auch die Wärmeleitplatte an sich von dem Heizelement schnell erwärmt werden, so dass die Zeitdauer der Erwärmung vom Heizelement zur Wärmeleitplatte und weiter von der Wärmeleitplatte zum Fluid in kürzerer Zeit erfolgt.This design offers several advantages. Firstly, it allows for large-area contact between the heat-conducting plate and the fluid, ensuring rapid heating of the fluid. Secondly, the heat-conducting plate itself can also be heated quickly by the heating element, thus shortening the heating time from the heating element to the heat-conducting plate and then from the heat-conducting plate to the fluid.
Des Weiteren lassen sich derartige Wärmeleitplatten in einfacher Weise herstellen, insbesondere aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Metall, so dass die Wärmeleitplatten auch zur Stromführung genutzt werden können. Da zumindest zwei parallel zueinander angeordnete Wärmeleitplatten vorgesehen sind, kann über die Wärmeleitplatten ein geschlossener Stromkreislauf zu dem Heizelement realisiert werden. Dieses befindet sich auch für den Fall mehrerer Wärmeleitplatten im Zwischenraum zwischen den Platten.Furthermore, such heat-conducting plates can be manufactured easily, particularly from electrically conductive material, such as metal, so that the heat-conducting plates can also be used to conduct current. Since at least two heat-conducting plates are arranged parallel to each other, a closed circuit to the heating element can be realized via the heat-conducting plates. This heating element is located in the space between the plates, even if multiple heat-conducting plates are used.
Grundsätzlich ist aber eine einzelne Wärmeleitplatte, der ein Heizelement zugeordnet ist, ausreichend für den Wärmeeintrag in das Fluid. Zweckmäßigerweise bilden beide Seitenflächen der Wärmeleitplatte Strömungs- bzw. Heizflächen für das Fluid, das dementsprechend an beiden Seiten der Wärmeleitplatte entlang geleitet wird.In principle, however, a single heat-conducting plate, to which a heating element is assigned, is sufficient for heat transfer into the fluid. Conveniently, both sides of the heat-conducting plate form flow or heating surfaces for the fluid, which is accordingly guided along both sides of the heat-conducting plate.
Erfindungsgemäß sind mindestens zwei parallele Wärmeleitplatten angeordnet, die einen zwischenliegenden Strömungsraum begrenzen. Damit besteht die Möglichkeit, dass das zu erwärmende Fluid an beiden Außenseiten sowie im Zwischenraum entlang geführt wird und dementsprechend trotz begrenzter Dimension der Wärmeleitplatte eine verhältnismäßig große Heizfläche zur Verfügung steht. In dieser so genannten Sandwich-Bauweise dienen zweckmäßigerweise sämtliche Seitenflächen der Wärmeleitplatten als Strömungs- bzw. Heizflächen. Des Weiteren ist, wie bereits oben erwähnt, das mindestens eine Heizelement im Zwischenraum positioniert, wobei die Stromzufuhr zu dem Heizelement zweckmäßigerweise über die aus elektrisch leitfähigem Material gefertigten Wärmeleitplatten erfolgen kann.According to the invention, at least two parallel heat-conducting plates are arranged, which define an intermediate flow space. This makes it possible for the fluid to be heated to be guided along both outer sides and in the intermediate space, thus providing a relatively large heating surface despite the limited dimensions of the heat-conducting plate. In this so-called sandwich construction, all side surfaces of the heat-conducting plates expediently serve as flow or heating surfaces. Furthermore, as already mentioned above, at least one heating element is positioned in the intermediate space, with the power supply to the heating element expediently being provided via the heat-conducting plates made of electrically conductive material.
Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung ist in die Wärmeleitplatte eine Strömungsöffnung eingebracht, durch die das zu erwärmende Fluid hindurchströmen kann. Über die Strömungsöffnung ist ein Übertritt des Fluids zwischen den axialen Seitenflächen der Wärmeleitplatte möglich. Die Strömung wird durch Umlenkungen im Bereich der Wärmeleitplatten an den verschiedenen Seitenflächen der Wärmeleitplatte vorbeigeleitet.According to a further advantageous embodiment, a flow opening is provided in the heat-conducting plate through which the fluid to be heated can flow. The flow opening allows the fluid to pass between the axial side surfaces. surfaces of the heat-conducting plate. The flow is guided past the various side surfaces of the heat-conducting plate by deflections in the area of the heat-conducting plates.
Die Wärmeleitplatte ist scheibenförmig, insbesondere kreis- oder ringförmig und in sich eben, ausgebildet, so dass in Sandwich-Bauweise eine zylindrische bzw. hohlzylindrische Ausführung der Heizeinrichtung mit einem zwischen den parallelen und konzentrisch zueinander angeordneten Wärmeleitplatten liegenden Heizelement gegeben ist. In dieser Ausführung ist die Heizeinrichtung zweckmäßigerweise an einer Stirnseite des vorzugsweise topfförmigen Filtergehäuses angeordnet, insbesondere im Deckelbereich, mit dem die Heizeinrichtung auch verbunden werden kann.The heat-conducting plate is disc-shaped, particularly circular or annular, and internally flat, so that a sandwich construction provides a cylindrical or hollow-cylindrical heating device with a heating element located between the parallel and concentrically arranged heat-conducting plates. In this design, the heating device is expediently arranged on one end face of the preferably pot-shaped filter housing, particularly in the cover area, to which the heating device can also be connected.
Daneben ist aber auch eine Ausführung mit gekrümmten Wärmeleitplatten möglich, wobei im Falle von einer Mehrzahl von Wärmeleitplatten diese zweckmäßigerweise konzentrisch zueinander angeordnet sind, um einen zwischenliegenden Strömungsraum für das zu erwärmende Fluid zu begrenzen. Beispielsweise können die Wärmeleitplatten hohlzylindrisch ausgebildet sein und das ebenfalls hohlzylindrische Filterelement ringförmig mit radialem Abstand zur Anströmseite des Filterelementes umgreifen.However, a design with curved heat-conducting plates is also possible. In the case of a plurality of heat-conducting plates, these are advantageously arranged concentrically to one another to define an intermediate flow space for the fluid to be heated. For example, the heat-conducting plates can be hollow-cylindrical and surround the filter element, which is also hollow-cylindrical, in a ring shape at a radial distance from the upstream side of the filter element.
Bei einer scheiben- insbesondere ringförmigen, ebenen Ausführung der Wärmeleitplatte ist eine Anordnung an der Innenseite des Deckels des topfförmigen Filtergehäuses vorgesehen, über den das zu reinigende Fluid axial in das Gehäuseinnere eingeleitet wird. Das Fluid durchströmt zunächst die Heizeinrichtung, die in dieser Ausführung vorzugsweise aus zwei parallelen Wärmeleitplatten mit mindestens einem zwischen liegenden Heizelement besteht, und wird im Anschluss an die Erwärmungsphase zur radialen Außenseite des Filterelementes geleitet, welches radial von außen nach innen durchströmt wird. Die Ableitung des gereinigten Fluids erfolgt danach über den Innenraum des Filterelements in Achsrichtung.In a disc-shaped, particularly annular, flat design of the heat-conducting plate, an arrangement is provided on the inside of the cover of the pot-shaped filter housing, through which the fluid to be cleaned is introduced axially into the housing interior. The fluid first flows through the heating device, which in this design preferably consists of two parallel heat-conducting plates with at least one heating element located between them. Following the heating phase, the fluid is directed to the radial outer side of the filter element, through which the fluid flows radially from the outside to the inside. The cleaned fluid is then discharged via the interior of the filter element in the axial direction.
Die gesamte Filtereinrichtung kann als Wegwerfteil konzipiert werden, bei dem der auf den Filtertopf aufgesetzte Gehäusedeckel durch Umbördeln des Deckelrands fest mit dem Filtertopf verbunden ist. Die scheibenförmigen Wärmeleitplatten befinden sich erfindungsgemäß zwischen der axialen Stirnseite des zylindrischen Filterelementes und der Innenseite des Gehäusedeckels. Sowohl Filtertopf als auch Filterdeckel können als Metallteile ausgeführt sein, die miteinander dicht verbunden sind (gebördelt, ggf. auch gelötet oder geschweißt). Die Filtereinrichtung bildet vorteilhafterweise eine untrennbare Einheit aus Filtertopf, Filter-deckel mit Filterelement, Heizeinrichtung, Wasserstandssensor, Wasser-austragsrohr, Fluideintrags- und Fluidaustragsrohr. Die elektrischen Kontakte und das Wasseraustragsrohr werden in einem Kunststoffteil durch eine Öffnung durch den Deckel geführt und mit einem Dichtring abgedichtet. Fluideintrags- und Austragsrohr sind mit dem Deckel verlötet. Die elek-trischen Leiter für die zwei Kontakte für den Wasserfüllstandssensor sind in einem großen Bereich vom Kunststoff umspritzt und so voneinander isoliert.The entire filter device can be designed as a disposable part, with the housing cover placed on the filter bowl being firmly connected to the filter bowl by crimping the edge of the cover. According to the invention, the disc-shaped heat-conducting plates are located between the axial end face of the cylindrical filter element and the inside of the housing cover. Both the filter bowl and the filter cover can be designed as metal parts that are tightly connected to one another (flanged, optionally also soldered or welded). The filter device advantageously forms an inseparable unit consisting of the filter bowl, filter cover with filter element, heating device, water level sensor, water discharge pipe, fluid inlet and outlet pipe. The electrical contacts and the water discharge pipe are guided through an opening in the cover in a plastic part and sealed with a sealing ring. The fluid inlet and outlet pipes are soldered to the cover. The electrical conductors for the two contacts for the water level sensor are overmolded in plastic over a large area and thus insulated from each other.
Das Heizelement befindet sich vorzugsweise unmittelbar an einer der Seitenflächen der Wärmeleitplatte, wobei im Falle von zwei parallel angeordneten Wärmeleitplatten das Heizelement im Zwischenraum zwischen den Platten angeordnet ist. Es können für eine schnellere Erwärmung eine Mehrzahl von Heizelementen vorgesehen sein, die entweder an unterschiedlichen Seiten der Wärmeleitplatte oder an der gleichen Seite angeordnet sind.The heating element is preferably located directly on one of the side surfaces of the heat-conducting plate. In the case of two parallel heat-conducting plates, the heating element is located in the space between the plates. For faster heating, a plurality of heating elements can be provided, arranged either on different sides of the heat-conducting plate or on the same side.
Das Heizelement ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und als elektrisches PTC-Element (positiver Temperaturkoeffizient) ausgeführt.The heating element is preferably disc-shaped and designed as an electrical PTC element (positive temperature coefficient).
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt duch einen Kraftstofffilter mit einer an der Innenseite des Gehäusedeckels angeordneten Heizeinrichtung, -
1a eine vergrößerte Darstellung aus dem Kontaktbereich zwischen einem Entwässerungskanal und einem das Filterelement tragenden Mittelrohr, -
3 die Heizeinrichtung, dargestellt mit einem Heizungsträger an der Deckelinnenseite, -
4 die Heizeinrichtung mit einer ersten Wärmeleitplate auf dem Heizungsträger, -
5 die Heizeinrichtung mit einer zweiten Wärmeleitplatte.
-
1 a section through a fuel filter with a heating device arranged on the inside of the housing cover, -
1a an enlarged view of the contact area between a drainage channel and a central pipe carrying the filter element, -
3 the heating device, shown with a heating support on the inside of the lid, -
4 the heating device with a first heat conducting plate on the heating support, -
5 the heating device with a second heat conducting plate.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical components are provided with identical reference symbols.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment(s) of the invention
Bei der in
Zwischen dem Topfboden 8 und der axialen Unterseite des Filterelementes 4 befindet sich im Gehäuseinneren ein Wasseraufnahmeraum 9, in welchem sich abgeschiedenes Wasser ansammeln kann. In den Wasseraufnahmeraum 9 mündet ein Entwässerungskanal 10, der nach oben bis zu einem Wasserauslassstutzen 11 geführt und mit diesem strömungsverbunden ist. Über den Wasserauslassstutzen 11 kann das im Wasseraufnahmeraum 9 angesammelte Wasser ausgetragen werden. Der Wasserauslassstutzen 11 ragt durch eine Ausnehmung im Deckel 3 hindurch. Das abgeschiedene Wasser wird durch den Druck im Kraftstoffsystem ausgedrückt, sobald der Wasserauslassstutzen 11 oder eine daran befestigter Schlauch oder Leitungsabschnitt geöffnet wird. Dies ist ein Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen mit Wasserablassschraube, bei denen das Wasser durch die Schwerkraft ausgetragen wird.Between the pot base 8 and the axial underside of the filter element 4, there is a water intake chamber 9 inside the housing, in which separated water can collect. A drainage channel 10 opens into the water intake chamber 9 and extends upwards to a water outlet nozzle 11, with which it is fluidly connected. The water collected in the water intake chamber 9 can be discharged via the water outlet nozzle 11. The water outlet nozzle 11 protrudes through a recess in the cover 3. The separated water is forced out by the pressure in the fuel system as soon as the water outlet nozzle 11 or a hose or line section attached to it is opened. This differs from prior art systems with a water drain screw, in which the water is discharged by gravity.
Des Weiteren ist an der Außenseite des Gehäusedeckels 3 ein Anschlussblock 12 angeordnet, der zur elektrischen Kontaktierung insbesondere der Heizeinrichtung 6 und des Wasserstandssensors 22 dient. Bestandteil des Anschlussblocks 12 sind Kontaktpins 23, die ebenfalls durch eine Ausnehmung im Deckel 3 hindurchgeführt sind. Über die aus Metall bestehenden Kontaktpins 23 erfolgt ein elektrischer Anschluss eines Wasserstandssensors 22, der im unteren Teil des Entwässerungskanals 10 angeordnet und über den der aktuelle Wasserstand im Wasseraufnahmeraum 9 detektierbar ist. Zur Herstellung eines elektrisch geschlossenen Stromkreises sind die beiden Kontaktpins 23 jeweils mit einem Leiter verbunden, wobei die beiden Leiter in die Wandung des Entwässerungskanals 10 eingespritzt sind und zu dem Sensor 22 führen, welcher zwei elektrische, jeweils einem Leiter zugeordnete Kontakte aufweist, die durch den ansteigenden Wasserspiegel elektrisch miteinander verbunden werden. Für die elektrische Versorgung von Heizeinrichtung 6 und dem Wasserstandssensor 22 sind insgesamt drei Kontaktpins vorgesehen, da der Nullleiter der zwei Einheiten zu einem Kontaktpin zusammengeführt werden kann.Furthermore, a connection block 12 is arranged on the outside of the housing cover 3, which serves in particular for electrically contacting the heating device 6 and the water level sensor 22. Components of the connection block 12 are contact pins 23, which also extend through a recess in the cover 3. The metal contact pins 23 provide an electrical connection to a water level sensor 22, which is arranged in the lower part of the drainage channel 10 and via which the current water level in the water intake chamber 9 can be detected. To create an electrically closed circuit, the two contact pins 23 are each connected to a conductor, wherein the two conductors are injected into the wall of the drainage channel 10 and lead to the sensor 22, which has two electrical contacts, each assigned to a conductor, which are electrically connected to one another by the rising water level. A total of three contact pins are provided for the electrical supply of the heating device 6 and the water level sensor 22, since the neutral conductor of the two units can be combined into one contact pin.
Um jeden Kontaktpin 23 ist ein O-Ring 27 gelegt, über den eine strömungsdichte Abdichtung zu einem Heizungsträger 15 erreicht wird, in welchem die Kontaktpins 23 aufgenommen sind.An O-ring 27 is placed around each contact pin 23, via which a flow-tight seal is achieved to a heater support 15 in which the contact pins 23 are accommodated.
An der Deckelinnenseite befindet sich der aus Kunststoff gefertigter Heizungsträger 15, der Träger von Heizelementen 16 ist. Der Wasserauslassstutzen 11 ist separat vom Heizungsträger 15 ausgebildet, kann aber ggf. auch einteilig mit dem Heizungsträger 15 ausgebildet sein.Located on the inside of the lid is the plastic heater support 15, which supports heating elements 16. The water outlet nozzle 11 is designed separately from the heater support 15, but can also be formed as a single piece with the heater support 15 if necessary.
Der Fluid-Einlassstutzen 5 und der Fluid-Auslassstutzen 7 kommunizieren mit dem Heizungsträger 15, werden jedoch vom Deckel ausgebildet. Diese Stutzen können in einer alternativen Ausführungsform ebenfalls einteilig mit dem Heizungsträger ausgebildet sein. Des Weiteren ist auch der Entwässerungskanal 10 mit dem Heizungsträger 15 gekoppelt, wobei der Entwässerungskanal 10 als separates Bauteil ausgeführt ist. Gegebenenfalls ist es aber zweckmäßig, auch den Entwässerungskanal einteilig mit dem Heizungsträger auszuführen. Im Heizungsträger 15 befindet sich ein Kanal, der den Entwässerungskanal 10 mit dem Wasserauslassstutzen 11 verbindet. Um den oberen Abschnitt des Heizungsträgers 15, der den mit Entwässerungskanal 10 und den Wasserauslassstutzen 11 kommunizierenden Kanal enthält, ist ein O-Ring 28 zur Abdichtung des Heizungsträgers 15 gegenüber dem Deckel 3 gelegt. Zur Verbindung zwischen dem Heizungsträger 15 und dem Wasserauslassstutzen 11 kann am Wasserauslassstutzen 11 und/oder an einem Abschnitt des Heizungsträgers 15 ein Tannenbaumprofil zur festen Verbindung der Bauteile angeordnet sind. Dem Heizungsträger 15 sind somit die Heizelemente, der Wasserauslassstutzen, der Entwässerungskanal sowie die Kontaktpins 23 zugeordnet. Gemeinsam mit dem Wasserstandssensor 22, welcher am Entwässerungskanal 10 angeordnet ist, bilden diese Bauteile ein gemeinsames, vorzufertigendes Modul, welches bei der Montage in den Deckel eingesetzt wird und durch Aufsetzen des Filtergehäuses fixiert wird. Ein Federelement 26 wirkt auf das Filterelement 4 und fixiert so das Modul kraftschlüssig an der Deckelinnenseite. Auf diese Weise werden Bauteil- und Montagetoleranzen in Axialrichtung der Filtereinrichtung ausgeglichen.The fluid inlet nozzle 5 and the fluid outlet nozzle 7 communicate with the heater support 15, but are formed by the cover. In an alternative embodiment, these nozzles can also be formed integrally with the heater support. Furthermore, the drainage channel 10 is also coupled to the heater support 15, wherein the drainage channel 10 is designed as a separate component. However, if necessary, it is expedient to also design the drainage channel integrally with the heater support. Located in the heater support 15 is a channel that connects the drainage channel 10 to the water outlet nozzle 11. An O-ring 28 is placed around the upper section of the heater support 15, which contains the channel communicating with the drainage channel 10 and the water outlet nozzle 11, to seal the heater support 15 against the cover 3. To connect the heating support 15 and the water outlet nozzle 11, a fir tree profile can be arranged on the water outlet nozzle 11 and/or on a section of the heating support 15 to firmly connect the components. The heating elements, the water outlet nozzle, the drainage channel, and the contact pins 23 are thus assigned to the heating support 15. Together with the water level sensor 22, which is arranged on the drainage channel 10, these components form a common, prefabricated module, which is inserted into the cover during assembly and secured by attaching the filter housing. A spring element 26 acts on the filter element 4, thus non-positively securing the module to the inside of the cover. In this way, component and assembly tolerances in the axial direction of the filter device are compensated.
In einer alternativen Ausgestaltung wird das vorgefertigte Modul bei der Montage in das Filtergehäuse eingesetzt und durch Aufsetzen des Deckels fixiert.In an alternative design, the prefabricated module is inserted into the filter housing during assembly. housing and fixed by putting on the lid.
Sämtliche Anschlüsse erfolgen über die Deckelseite, da sowohl die elektrischen Kontaktpins sowie der Wasserauslassstutzen durch Ausnehmungen im Deckel hindurchragen. Der Fluid-Einlassstutzen 5 und der Fluid-Auslassstutzen 7 sind am Deckel befestigt und kommunizieren durch eine Öffnung mit dem Innenbereich des Filtergehäuses.All connections are made via the cover side, as both the electrical contact pins and the water outlet nozzle protrude through recesses in the cover. The fluid inlet nozzle 5 and the fluid outlet nozzle 7 are attached to the cover and communicate with the interior of the filter housing through an opening.
Am Heizungsträger 15 ist eine umlaufende Dichtlippe 29 angeformt, die an der Innenseite des Filtergehäuses 2 dichtend anliegt. Eine weitere Dichtlippe 30 ist an einer das zylindrische Filterelement nach oben abschließenden Endscheibe angeformt, die ebenfalls an der Innenseite des Filtergehäuses 2 dichtend anliegt, sich jedoch nicht über den gesamten Umfang erstreckt, sondern ein Winkelsegment freigibt, damit der im Heizungsträger 15 erwärmte Kraftstoff aus dem oberhalb des Filterelements liegenden Bereich nach unten zur Rohseite des Filterelements strömen kann.A circumferential sealing lip 29 is formed on the heater support 15, which forms a sealing contact with the inside of the filter housing 2. A further sealing lip 30 is formed on an end plate that closes off the cylindrical filter element at the top. This sealing lip 30 also forms a sealing contact with the inside of the filter housing 2. However, it does not extend over the entire circumference, but rather exposes an angular segment so that the fuel heated in the heater support 15 can flow downward from the area above the filter element to the raw side of the filter element.
Diese Dichtlippen 29, 30 definieren den Strömungsbereich des Kraftstoffes im Bereich des Heizungsträgers. So kann das Fluid nicht an der Heizeinrichtung 6 vorbei an der Filtergehäusewand in den Bereich des Filterelementes 4 strömen. Dabei können die Dichtlippen 29, 30 materialeinheitlich und einstückig mit dem Heizungsträger 15 (Dichtlippe 29) beziehungsweise mit der Endscheibe des Filterelementes 4 (Dichtlippe 30) ausgebildet sein.These sealing lips 29, 30 define the fuel flow area in the area of the heater support. This prevents the fluid from flowing past the heater 6 and along the filter housing wall into the area of the filter element 4. The sealing lips 29, 30 can be made of the same material and integral with the heater support 15 (sealing lip 29) or with the end plate of the filter element 4 (sealing lip 30).
In
Eine derartige Abdichtung mithilfe von angeformten Dichtlippen besteht zweckmäßigerweise auch am Auslassstutzen 7 gegenüber dem Heizungsträger 15 oder einem mit dem Entwässerungskanal verbundenen Bauteil, so dass auch am Auslassstutzen 7 zusätzliche Dichtelemente entfallen können.Such a seal by means of molded sealing lips is expediently also provided on the outlet nozzle 7 opposite the heating support 15 or a component connected to the drainage channel, so that additional sealing elements can also be omitted on the outlet nozzle 7.
Die Heizeinrichtung 6 befindet sich axial zwischen der oberen Stirnseite des Filterelementes 4 und der Innenseite des Gehäusedeckels 3. Die Heizeinrichtung 6 umfasst zwei Wärmeleitplatten 13 und 14, die ringförmig ausgebildet sind und zentrisch zu der zentralen Längsachse der Filtereinrichtung 1 angeordnet sind. Die beiden Wärmeleitplatten 13 und 14, die insbesondere aus einem elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise einem Metall bestehen, liegen konzen-trisch und im Wesentlichen parallel zueinander und schließen einen zwischenliegenden Fluidraum 17 ein. Beheizt werden die beiden Wärmeleitplatten 13 und 14 von Heizelementen 16, die vorzugsweise zwischen den beiden Wärmeleitplatten 13 und 14 angeordnet sind.The heating device 6 is located axially between the upper end face of the filter element 4 and the inside of the housing cover 3. The heating device 6 comprises two heat-conducting plates 13 and 14, which are ring-shaped and arranged centrally to the central longitudinal axis of the filter device 1. The two heat-conducting plates 13 and 14, which consist in particular of an electrically conductive material, preferably a metal, are concentric and essentially parallel to one another and enclose an intermediate fluid space 17. The two heat-conducting plates 13 and 14 are heated by heating elements 16, which are preferably arranged between the two heat-conducting plates 13 and 14.
Zur Erwärmung wird das herangeführte Fluid über die Außen- bzw. Innenseite der Wärmeleitplatten 13 und 14 geführt. Zweckmäßigerweise erfolgt die Strömungsführung in der Weise, dass zunächst die dem Heizungsträger 15 zugewandte Außenseite der Wärmeleitplatte 13 von dem Fluid überstrichen wird, welches anschließend in den zwischenliegenden Fluidraum 17 geführt wird. Danach wird die Strömung zu der dem Filterelement 4 zugewandten Außenseite der unteren Wärmeleitplatte 14 geleitet, woraufhin die Strömung axial im Bereich des Filtergehäuses 2 in den Rohraum zwischen der Außenseite des Filterelementes 4 und der Innenseite des topfförmigen Filtergehäuses 2 gelangt.For heating, the supplied fluid is guided over the outer and inner sides of the heat-conducting plates 13 and 14, respectively. The flow is expediently guided in such a way that the fluid first sweeps over the outer side of the heat-conducting plate 13 facing the heating support 15, which is then guided into the intermediate fluid space 17. The flow is then directed to the outer side of the lower heat-conducting plate 14 facing the filter element 4, whereupon the flow enters the tube space between the outer side of the filter element 4 and the inner side of the pot-shaped filter housing 2, axially in the region of the filter housing 2.
Der Heizungsträger 15 ist zweckmäßigerweise als Kunststoffbauteil ausgeführt und trägt beide Wärmeleitplatten 13 und 14. Besonders geeignet ist hierzu ein Thermoplastischer Kunststoff mit Glasfüllung, beispielsweise Polyamid PA6 mit Glasfaserfüllung.The heating support 15 is expediently designed as a plastic component and carries both heat conducting plates 13 and 14. A thermoplastic plastic with glass filling, for example polyamide PA6 with glass fiber filling, is particularly suitable for this purpose.
In den
In
An der Innenseite der Wärmeleitplatte sind außerdem Heizelemente 16 angeordnet, die vorzugsweise als elektrische PTC-Elemente ausgeführt sind und über die die Wärmeleitplatten erwärmt werden. Der Wärmeeintrag erfolgt anschließend von den erwärmten Wärmeleitplatten zu dem an den Seitenflächen der Wärmeleitplatten entlang geführten Fluid. Es sind insgesamt drei über den Umfang verteilte Heizelemente 16 vorgesehen.Heating elements 16 are also arranged on the inside of the heat conducting plate, which Preferably designed as electrical PTC elements, these elements heat the heat-conducting plates. The heat is then transferred from the heated heat-conducting plates to the fluid guided along the side surfaces of the heat-conducting plates. A total of three heating elements 16 are provided, distributed around the circumference.
Die Wärmeleitplatte 13 ist ebenso wie die Wärmeleitplatte 14 (
In
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2009
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