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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffiltereinsatz mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement sowie einen Kraftstofffilter mit einem solchen Kraftstofffiltereinsatz.
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Stand der Technik
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DE 10 2008 048 228 A9 offenbart einen Kraftstofffilter mit einem Kraftstofffiltereinsatz der ein Vorfilterelement und ein Hauptfilterelement umfasst, die zur Längsachse des Kraftstofffilters in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet sind. Der durch das Vorfilterelement vorgefilterte Kraftstoff wird mittels einer außerhalb des Filtergehäuses angeordneten Kraftstoffpumpe zum Hauptfilterelement gepumpt.
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Aus der
US 3,900,400 B ist einen Fluidfilter mit einem Filtergehäuse bekannt, bei dem zwei Filterelemente in Richtung der Längsachse des Fluidfilters übereinanderliegend angeordnet sind und die unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. Zwischen den beiden Filterelementen ist ein Einströmkanal für das Fluid ausgebildet, der durch eine Endscheibe eines unteren der beiden Filterelemente und durch eine an der Endscheibe federelastisch abgestützte Gehäusespannplatte axial begrenzt ist. Durch die Gehäusespannplatte wird das obere der beiden Filterelemente einem Gehäusedeckel des Filtergehäuses dichtend zur Anlage gebracht.
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EP 0 852 158 A1 zeigt einen Kraftstofffilter mit zwei fluidisch hintereinander geschaltet angeordneten Filterelementen, die in Richtung der Längsachse des Kraftstofffilters übereinanderliegend angeordnet sind.
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WO 2006/070221 A1 zeigt einen weiteren Kraftstofffilter mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement, die zur Längsachse des Kraftstofffilters konzentrisch angeordnet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstofffiltereinsatz mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement sowie einen Kraftstofffilter mit einem Kraftstofffiltereinsatz anzugeben, die bei einem kompakten und vereinfachten Aufbau eine weiter vereinfachte Handhabung ermöglichen und die zugleich kostengünstig zu fertigen sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die den Kraftstofffiltereinsatz betreffende Aufgabe wird durch einen Kraftstofffiltereinsatz gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter weist die in Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale auf.
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Durch das Vorfilterelement und das Hauptfilterelement des Kraftstofffiltereinsatzes kann der Kraftstoff zuverlässig von darin enthaltenen Verunreinigungen befreit werden. Das Vorfilterelement kann dabei vorteilhaft als Grobfilter zum Herausfiltern gröberer partikulärer Verunreinigungen und das Hauptfilterelement als ein Feinfilter zum Herausfiltern von kleineren partikulären Verunreinigungen aus dem Kraftstoff ausgebildet sein. Diesbezüglich können sich die Filtermedien des Vor- und des Hauptfilterelements insbesondere in ihrer Porenweite voneinander unterscheiden. Der erfindungsgemäße Kraftstofffiltereinsatz kann darüber hinaus mit einem insgesamt kompakteren Aufbau realisiert werden. Dadurch, dass die beiden einander zugeordneten Endscheiben der beiden Filterelemente, d. h. die untere Endscheibe des Hauptfilterelements und die obere Endscheibe des Vorfilterelements, den Strömungskanal in axialer Richtung unmittelbar begrenzen, ergibt sich ein insgesamt vereinfachter konstruktiver Aufbau des Kraftstofffilterelements. Der Kraftstofffiltereinsatz kann dadurch besonders kostengünstig gefertigt werden. Darüber hinaus wird die Handhabung des Kraftstofffilterelements beim Einbau- wie auch beim Ausbau des Einsatzes in einem Filtergehäuse eines Kraftstofffilters weiter vereinfacht.
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Für einen besonders einfachen und sicheren Wechsel des Vor- und des Hauptfilterelements können die einander zugeordneten Endscheiben des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements, die den Strömungskanal begrenzen, zum gemeinsam Ausbau des Haupt- und Vorfilterelements miteinander verbunden sein, vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dadurch eine vorgegebene Geometrie des Strömungskanals sowie auch eine zuverlässige Positionierung der Endscheiben im Filtergehäuse relativ zu einem Kraftstoffauslass des Filtergehäuses auf vereinfachte Weise realisiert werden. Die beiden Endscheiben können insbesondere als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt werden. Dies bietet weitere kosten- und fertigungstechnische Vorteile.
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Das Vor- und das Hauptfilterelement können jeweils ein ringförmig um die Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes angeordnetes Filtermedium aufweisen. Das Filtermedium ist dabei vorzugsweise innenseitig an einem gitterförmigen Stützrohr abgestützt, um bei einer Durchströmung des Filtermediums von radial außen nach radial innen ein Kollabieren des Filtermediums zu verhindern. Die Filtermedien können dabei jeweils als ein sternförmig gefalteter Filterbalg ausgeführt sein.
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Die beiden Endscheiben sind nach einer Ausführungsform der Erfindung durch ein oder mehrere Distanzelemente, die zwischen den beiden Endscheiben angeordnet und an beiden Endscheiben angebracht, insbesondere angeformt sind, miteinander verbunden. Es versteht sich, dass der Strömungskanal dabei in radialer Richtung durch das/die Distanzelement(e) nicht vollständig verlegt sein darf.
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Die beiden den Strömungskanal begrenzenden Endscheiben des Vor- und des Hauptfilterelements können für eine zuverlässige Abdichtung des Strömungskanals gegenüber einem Filtergehäuse eines Kraftstofffilters jeweils ein (Radial-)Dichtungselement aufweisen. Das Dichtungselement besteht vorteilhaft aus einem (kraftstoffbeständigen) Elastomer. Durch das Dichtungselement können darüber hinaus Fertigungstoleranzen des Kraftstofffiltereinsatzes/Filtergehäuses bzw. am Filtergehäuse innenseitig anhaftende Verunreinigungen kompensiert werden.
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Das Hauptfilterelement kann nach der Erfindung eine Wasserabscheideeinheit zum Abscheiden von in dem Fluid enthaltenem Wasser aufweisen. Dadurch kann eine mit dem Kraftstoff betriebene Verbrennungskraftmaschine bzw. Kraftstoffeinspritzung zuverlässig vor einem potentiell schädlichen Wassergehalt des Kraftstoffs geschützt werden.
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Die Wasserabscheideeinheit des Hauptfilterelements umfasst vorzugsweise einen Wasserabscheidespalt, der einenends mit einem Wasserablaufkanal fluidisch verbunden ist, der sich in axialer Richtung zumindest abschnittsweise durch das Vorfilterelement hindurcherstreckt. Über den Wasserablaufkanal ist das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser herausführbar und kann so beispielsweise einem Wassersammelraum des Filtergehäuses eines Kraftstofffilters zugeführt werden. Dadurch kann der Kraftstofffiltereinsatz besonders kompakt ausgeführt werden, so dass der Kraftstofffiltereinsatz selbst in Filtergehäusen mit einem beengten Einbauraum eingesetzt werden kann. Der Wasserabscheidespalt kann insbesondere zwischen einem Filtermedium des Hauptfilterelements und einem als Endabscheider fungierenden Siebrohr des Hauptfilterelements angeordnet sein.
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Der Wasserablaufkanal ist radial außenseitig vorzugsweise durch ein Wandelement begrenzt, das an der den Strömungskanal begrenzenden Endscheibe des Hauptfilterelements angebracht, insbesondere angeformt ist. Das Wandelement steht in diesem Fall vom Hauptfilterelement in axialer Richtung weg und erstreckt sich zumindest teilweise durch das Vorfilterelement. Darüber hinaus kann durch das Wandelement ein das Vorfilterelement umfassender Niederdruckbereich des Kraftstofffiltereinsatzes von einem das Hauptfilterelement und die Wasserabscheideeinheit umfassenden Hochdruckbereich des Kraftstofffiltereinsatzes abgetrennt werden. Durch das einstückig mit der Endscheibe des Hauptfilterelements ausgeführte Wandelement kann der Kraftstofffiltereinsatz auf günstige und einfachere Weise gefertigt werden.
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Die Wasserabscheideeinheit kann für eine möglichst effiziente Wasserabscheidung ein Koaleszermedium aufweisen, welches einem Filtermedium des Hauptfilterelement bevorzugt fluidisch nachgeschaltet angeordnet ist. Das Koaleszermedium kann bedarfsweise ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
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Das vorgenannte Wandelement begrenzt nach einer bevorzugten Ausführungsform gemeinsam mit einer vom Hauptfilterelement wegweisenden Endscheibe des Vorfilterelements, d. h. der unteren Endscheibe des Vorfilterelements, einen Aufnahmespalt, der zur dichtenden Aufnahme eines Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzens eines Filtergehäuses vorgesehen ist. Die untere Endscheibe des Vorfilterelements sowie auch das Wandelement können dazu jeweils mit einem elastomeren Dichtungselement versehen sein. Vorzugsweise weisen die elastomeren Dichtungselemente radial zueinander entgegen gerichtete Dichtflächen auf.
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Alternativ zur Ausbildung eines Aufnahmespalts kann das Wandelement mit der unteren Endscheibe dicht verbunden sein. Die Abdichtung an einem Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzens kann in diesem Fall z. B. über ein radial innen an dem Wandelement angeordnetes Dichtelement erfolgen.
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Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter umfasst ein Filtergehäuse und einen vorstehend erläuterten Kraftstofffiltereinsatz, der im Filtergehäuse angeordnet ist. Der Kraftstofffiltereinsatz liegt mit den beiden Endscheiben, die den Strömungskanal begrenzen, am Filtergehäuse innenseitig dichtend an. Die dichtende Anlage des Kraftstofffiltereinsatzes am Filtergehäuse kann in axialer bzw. in radialer Richtung erfolgen. Am Filtergehäuse ist ein seitlicher Kraftstoffauslass ausgebildet, über den der Strömungskanal mit einer Kraftstoffpumpe fluidisch verbindbar ist, um den durch das Vorfilterelement vorgefilterten Kraftstoff über einen, vorzugsweise seitlich am Filtergehäuse ausgebildeten, Kraftstoffeinlass des Filtergehäuses zum Hauptfilterelement zu pumpen. Der Kraftstofffilter kann bei einer hohen Filterleistung mit einer kompakten Baugröße mit einem strukturell einfachen Filtergehäuse realisiert werden. Dies bietet Kostenvorteile.
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Es versteht sich, dass das Filtergehäuse für den Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes öffenbar ausgebildet sein muss. Das Filtergehäuse weist dazu vorzugsweise einen Filtertopf mit einer (einzigen) Einführöffnung für den Kraftstofffiltereinsatz auf, die mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist. Der Gehäusedeckel kann mit dem Filtertopf verschraubbar oder in anderer Weise an dem Filtertopf befestigbar sein.
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Das Filtergehäuse kann nach der Erfindung ein Entlüftungsrohr für das Hauptfilterelement aufweisen, um Funktionsstörungen des Kraftstofffilters im Betrieb durch kompressible Gase entgegenzuwirken.
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Das Entlüftungsrohr ist nach einer Ausführungsform der Erfindung am Filtergehäuse dauerhaft befestigt und kann insbesondere mit diesem verrastet sein. Das Entlüftungsrohr verbleibt somit im Falle eines Austauschs des Vor- und Hauptfilterelements im Sinne eines Lebensdauerbauteils im Filtergehäuse. Dies bietet Kostenvorteile und schont die Ressourcen.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung kann das Entlüftungsrohr mit seiner Einlassöffnung über eine obere Endscheibe des Hauptfilterelements axial hinausragen oder mit der oberen Endscheibe des Hauptfilterelements bündig bzw. im Wesentlichen bündig abschließen. Dadurch ist eine sichere Entlüftung des Hauptfilterelements gewährleistet.
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Das Entlüftungsrohr mündet anderenends vorzugsweise in einen Kraftstoffrücklauf des Filtergehäuses, über den der Kraftstoff zu einem Kraftstofftank rückführbar ist. Das Entlüftungsrohr kann bedarfsweise mit einer Drossel versehen sein, um einen retrograden Eintrag von Verunreinigungen in den Bereich des Hauptfilterelements entgegenzuwirken.
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Das Entlüftungsrohr kann in dem Falle, dass der Filtereinsatz eine vorstehend erläuterte Wasserabscheideeinheit aufweist, ein Rohrelement aufweisen, durch das der Wasserablaufkanal der Wasserabscheideeinheit des in Betriebsposition innerhalb des Filterelements angeordneten Kraftstofffiltereinsatzes in radialer Richtung innenseitig begrenzt ist.
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Das Filtergehäuse kann erfindungsgemäß einen Wasserablaufstutzen aufweisen, der sich in den Aufnahmespalt zwischen dem Wandelement und der unteren Endscheibe des Vorfilterelements in axialer Richtung dichtend hineinerstreckt. Dadurch kann der vorstehende Niederdruckbereich und der Hochdruckbereich des Kraftstofffiltereinsatzes gegeneinander abgedichtet werden.
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Für einen Austausch des Kraftstofffilterelements weist der Kraftstofffilter nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung im Filtergehäuse einen unterhalb des Filtereinsatzes angeordneten Kraftstoffablasskanal auf, wobei in Betriebsposition des Filtereinsatzes im Filtergehäuse eine jeweilige Rohseite des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements durch eine dichtende Anlage des Filtereinsatzes am Filtergehäuse gegenüber dem Kraftstoffablasskanal abgedichtet sind und wobei die Rohseite des Hauptfilterelements durch ein axial gerichtetes Herausbewegen des Filtereinsatzes aus seiner Betriebsposition über die Rohseite des Vorfilterelements mit dem Kraftstoffablasskanal fluidisch verbindbar ist. Einem Eintrag von ungefiltertem Kraftstoff auf die Reinseite des Kraftstofffilters wird dadurch entgegengewirkt. Darüber hinaus ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Kraftstofffilters.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Kraftstofffilter mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filtereinsatz mit einem Vor- und einem Hauptfilterelement in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
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2 den Kraftstofffilter aus 1 in einem Längsschnitt; und
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3 den Filtereinsatz aus 1 in einer freigestellten Schnittdarstellung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den 1 und 2 ist ein Kraftstofffilter 10 zum Herausfiltern von in Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, enthaltenen Verunreinigungen gezeigt. Der Kraftstofffilter 10 ist beispielsweise für den Einsatz bei Nutzfahrzeugen mit Verbrennungsmotor geeignet.
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Der Kraftstofffilter 10 umfasst ein öffenbares Filtergehäuse 12 mit einem Filtertopf 14 mit einer Einführöffnung 16 und mit einen Gehäusedeckel 18 zum Verschließen des Filtertopfs 14. Der Filterdeckel 18 kann in den Filtertopf 14 eingeschraubt werden. Eine anders geartete Befestigung des Filterdeckels 18 am Filtertopf 14 ist vorstellbar. Das Filtergehäuse 12 kann beispielsweise aus Metall oder aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Am unteren Ende des Filtergehäuses 12 ist ein sogenannter Filtertopf 20 ausgebildet. Der Kraftstofffilter 10 ist somit in an sich bekannter Weise für eine stehende Anordnung im Betrieb ausgelegt.
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Das Filtergehäuse 12 weist einen Kraftstoffzulauf 22 auf, der dem Zuführen des zu filtrierenden Kraftstoffs, beispielsweise von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt), an den Kraftstofffilter 10 dient. Ein Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses dient dem Rückführen von verunreinigtem Kraftstoff, z. B. an den vorgenannten Kraftstofftank.
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Im Innenraum des Filtergehäuses 12 ist ein Kraftstofffiltereinsatz 26 angeordnet. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 umfasst ein Vorfilterelement 28 und ein Hauptfilterelement 30. Die beiden Filterelemente 28, 30 sind in Richtung der Längsachse 32 des Kraftstofffilters übereinanderliegend im Filtergehäuse 12 angeordnet. Die Längsachse 32 des Kraftstofffilters fällt mit der Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 zusammen. Das Hauptfilterelement 30 ist dem Vorfilterelement 28 fluidisch nachgeschaltet angeordnet. Mit anderen Worten durchströmt der zu filternde Kraftstoff im Betrieb vorliegend zuerst das im Filtergehäuse untenliegend angeordnete Vorfilterelement 28 und nachfolgend das oberhalb des Vorfilterelements 28 angeordnete Hauptfilterelement 30.
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Das Vorfilterelement 28 und das Hauptfilterelement 30 sind jeweils als Rundfilterelemente mit einem zur Längsachse 34 des Filtereinsatzes ringförmig angeordneten Filtermedium 36 ausgeführt. Das Filtermedium 36 des Vorfilterelements 28 wie auch des Hauptfilterelements 30 sind vom zu filternden Krafstoff jeweils in einer zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 radialen Richtung von außen nach innen durchströmbar. Die Filtermedien 36 sind jeweils als ein sternförmig gefalteter Filterbalg ausgeführt und zwischen einer unteren und einer oberen Endscheibe 38, 40 des betreffenden Filterelements gehalten angeordnet. Die obere Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 ist über eine Bajonettverbindung 41 (Schnappverbindung oder ähnliches) mit dem Gehäusedeckel 18 lösbar verkoppelbar bzw. verkoppelt. Zur radial innenseitigen Abstützung der Filtermedien 36 des Vorfilterelements 28 wie auch des Hauptfilterelements 30 dient jeweils ein gitterförmiges Stützrohr 42. Die Filtermedien 36 liegen innenseitig am jeweiligen Stützrohr, vorzugsweise unmittelbar, an.
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Die einander zugeordneten Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements und des Hauptfilterelements, d. h. die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 und die obere Endscheibe 40 des Vorfilterelements, sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Diese beiden Endscheiben 38, 40 liegen jeweils über Dichtungselemente 43 am Filtergehäuse innenseitig dichtend (fluiddicht) an. Die beiden Endscheiben 38, 40 dienen dadruch als Dichtscheiben, durch die das Filtergehäuse innen in axialer Richtung in eine den Vorfilterelement 28 aufweisende Vorfilterkammer 44 und eine das Hauptfilterelement aufweisende Hauptfilterkammer 46 unterteilt ist. Zwischen der oberen Endscheibe 40 des Vorfilterelements 28 und der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 ist ein Strömungskanal 48 für den durch das Vorfilterelement 28 vorgefilterten Kraftstoff angeordnet. Der Strömungskanal 48 ist durch die einander zugeordneten Endscheiben 38, 40 des Vor- und Hauptfilterelements in axialer Richtung unmittelbar begrenzt.
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Die obere Endscheibe 40 des Vorfilterelements 28 und die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 sind zum gemeinsamen Ausbau des Haupt- und Vorfilterelements 30, 28 miteinander verbunden, insbesondere einstückig miteinander ausgebildet und können insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sein. Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, sind zwischen den beiden Endscheiben Distanzelemente 50 angeordnet, die jeweils an den beiden Endscheiben angebracht, insbesondere angeformt sind.
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Der Strömungskanal 48 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und steht in radialer Richtung mit der Innenwandung 52 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung. Der Strömungskanal 48 ist ausgangsseitig mit einem seitlichen (radialseitig) angeordneten Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses 12 fluidisch verbunden. An den Kraftstoffauslass 54 ist eine Kraftstoffpumpe 56 anschließbar. Die Kraftstoffpumpe 56 dient dazu, den verunreinigten Kraftstoff in die Vorfilterkammer 44 und durch das Vorfilterelement 28 zu saugen und den aus dem Filtergehäuse 12 herausgeführten vorgefilterten Kraftstoff erneut über einen mit 58 bezeichneten Kraftstoffeinlass des Filtergehäuses 12 in die Hauptfilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 zu pumpen. Dies, um den vorgefilterten Kraftstoff durch das Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30 zu führen. Der Kraftstoffeinlass 58 ist relativ zum Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses 12 axial versetzt angeordnet.
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Das Hauptfilterelement 30 weist zum Abscheiden von in dem Kraftstoff enthaltenem Wasser eine Wasserabscheideeinheit 60 auf. Die Wasserabscheideeinheit 60 umfasst ein Koalszermedium 62, das ringförmig um die Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 angeordnet ist. Das Koaleszermedium 62 kann, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, dem Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30 insbesondere fluidisch nachgeschaltet angeordnet sein. Das Koaleszermedium 36 liegt dabei vorteilhaft innenseitig an einem Mittelrohr 64 an, damit dieses bei seiner Druckbeaufschlagung im Betrieb des Kraftstofffilters 10 nicht kollabiert. Das Mittelrohr 64 ist innerhalb des Stützrohrs 42 und koaxial zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 angeordnet. Das Koaleszermedium 62 ist somit zwischen dem Mittelrohr 64 und dem Stützrohr 42 des Filtermediums 36 des Hauptfilterelements 30 angeordnet. Das Koaleszermedium 62 kann bedarfsweise ein- oder mehrlagig aufgebaut sein und beispielsweise aus einem Vliesstoff bestehen.
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Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, ist innerhalb des Mittelrohrs ein Siebrohr 66 angeordnet. Das Siebrohr 66 dient funktionell als ein Endabscheider für das im Kraftstoff enthaltene Wasser. Das Siebrohr 66 ist zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 koaxial verlaufend angeordnet. Das Innere des Siebrohrs 66 steht über einen Kraftstoffablaufkanal 68, der sich in axialer Richtung teilweise durch das Vorfilterelement 28 hindurcherstreckt, mit einem Kraftstoffkanal 70 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung. Der durch das Vor- und Hauptfilterelement 28, 30 gefilterte und zumindest teilweise vom Wasser befreite Kraftstoff strömt im Betrieb aus dem Innern des Siebrohrs 66 über den Kraftstoffablaufkanal 68 und den Kraftstoffkanal 70 des Filtergehäuses 12 nach unten aus dem Kraftstofffiltereinsatz 26 ab.
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Zwischen dem Siebrohr 66 und dem Koaleszermedium 62 bzw. dem Mittelrohr 64 ist ein ringförmiger Wasserabscheidespalt 72 ausgebildet. Der Wasserabscheidespalt 72 ist nach unten hin offen ausgebildet und steht einenends mit einem längserstreckten Wasserablaufkanal 74 fluidisch in Verbindung.
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An der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Wandelement 76 angebracht, insbesondere angeformt, das sich in axialer Richtung von der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 in Richtung des Filterkopfs, d. h. nach unten hin, wegerstreckt. Das Wandelement 76 erstreckt sich in axialer Richtung bis auf Höhe der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 in das Vorfilterelement hinein. Das Wandelement 76 begrenzt die Vorfilterkammer 44 in radialer Richtung innenseitig und trennt diese gegenüber dem Wasserablaufkanal 74 des Kraftstofffiltereinsatztes 26 ab. Der Wasserablaufkanal 74 für das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser ist mit anderen Worten in radialer Richtung außenseitig durch das rohrförmige Wandelement 76 unmittelbar begrenzt.
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Das Wandelement 76 trennt somit insgesamt einen das Vorfilterelement 28 umfassenden Niederdruckbereich 78 und einen das Hauptfilterelement 30 umfassenden Hochdruckbereich 80 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 gegeneinander ab.
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Der Wasserablaufkanal 68 kann sich in axialer Richtung ganz oder teilweise durch das Vorfilterelement 28 hindurcherstrecken und ist über einen Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzen 82 des Filtergehäuses 12 mit einem Wasserablitkanal bzw. Wassersammelraum 84 des Filtergehäuses 12 fluidisch verbunden.
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Das rohrförmige Wandelement 76 und die untere Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 begrenzen gemeinsam einen Aufnahmespalt 86, in den der Gehäuse- bzw. Wasserablaufstutzen 82 in axialer Richtung dichted hineinragt. Das Wandelement 76 liegt über ein Dichtungselement 43 innenseitig an dem Wasserablaufstutzen 82 und die untere Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 über ein weiteres Dichtungselement 43 außenseitig an dem Wasserablaufstutzen 82 dichtend an. Dadurch ist der Niederdruckbreich bzw. die Vorfilterkammer 44 gegenüber dem Hochdruckbereich bzw. dem Wasserablaufkanal 74 abgedichtet.
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Der Wasserablaufkanal 74 ist in radialer Richtung innenseitig durch einen Rohrelement 88 begrenzt. Das Rohrelement 88 bildet zugleich eine radial außenseitige Begrenzung der Kraftstoffablaufkanals 68. Das Rohrelement 88 ist einenends über einen zur Längsachse des Kraftstofffiltereinsatzes 34 schräg verlaufend angeordneten und gefensterten (nicht gezeigt) Verbindungsabschnitt 90 an einem zentral angeordneten Entlüftungsrohr 92 des Kraftstofffilters 10 angeformt. Alternativ kann das Rohrelement auch als Teil des Siebrohrs 66 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 ausgebildet sein.
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Ein freier Endabschnitt des Siebrohrs 66 ist als eine Dichtlippe bzw. als ein Dichtkragen 94 ausgebildet und liegt an dem Rohrelement 88 vollumfänglich außenseitig dichtend an. Das Rohrelement 88 des Entlüftungsrohrs 92 ist anderenends, d. h. an seinem unteren Ende, mit einem Kraftstoffablaufstutzen 96 des Filtergehäuses 12 verrastet (oder verschraubt) und liegt an diesem über ein Dichtungselement 43 innenseitig dichtend an.
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Das Entlüftungsrohr 92 dient dem Entlüften des Haupffilterelements 30 bzw. der Hauptfilterkammer 46 und erstreckt sich koaxial zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatztes durch diesen hindurch. Das Entlüftungsrohr 92 kann mit seiner Einlassöffnung 98 einenends über die obere Endscheibe 40 des Haupffilterelements 30 axial hervorstehen. Die Einlassöffnung 98 des Entlüftungsrohrs 92 ist in diesem Fall zwischen der oberen Endscheibe 40 des Haupffilterelements 30 und dem Gehäusedeckel 18 angeordnet. Es versteht sich, dass das Entlüftungsrohr 92 auch bündig oder im Wesentlichen bündig zur oberen Endscheibe 40 des Haupffilterelements angeordnet sein kann. Das Entlüftungsrohr 92 ragt anderenends in einen Entlüftungsstutzen 100 des Filtergehäuses 12 dichtend hinein. Der Entlüftungsstutzen 100 kann mit dem Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 fluidisch in Verbindung stehen. Im Betrieb des Kraftstofffilters 10 können so im Bereich der Hauptfilterkammer 46 im Kraftstoff enthaltene Luft bzw. Ausgasungen des Kraftstoffs über das Entlüftungsrohr 92 und den Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 aus dem Filtergehäuse 12 evakuiert werden. Das Entlüftungsrohr 92 kann aus Sicherheitsgründen, beispielsweise im Bereich seiner Einlassöffnung 98, mit einer Drossel 102 versehen sein.
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Die Vorfilterkammer 44 ist nach unten durch einen Gehäuseboden 104 des Filtergehäuses 12 begrenzt. Das Vorfilterelement 28 ist in seinem gezeigten Einbauzustand vom Gehäuseboden 104 axial beabstandet angeordnet. Dadurch ist zwischen der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 und dem Gehäuseboden 104 ein Kraftstoffablaufkanal 106 gebildet bzw. definiert. Der Kraftstoffablaufkanal 106 umgreift die Längsachse 32 des Kraftstofffiltergehäuses 12 und ist zum Kraftstoffrücklauf 24 des Filtergehäuses 12 offen, d. h. mit diesem fluidisch verbunden.
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Der Filtertopf 14 weist einen Innenquerschnitt auf, der sich axial in Richtung auf den Gehäuseboden 102, d. h. in Einführrichtung 108 des Kraftstofffiltereinsatzes, stufenweise verjüngt. Das Filtergehäuse 12 weist dadurch im Bereich seiner Innenwandung 52 Dichtflächenabschnitte 110 für die dichtende Anlage der Endscheiben 38, 40 des Kraftstofffiltereinsatzes auf, die mit zunehmendem Abstand von der Einführöffnung 16 des Filtergehäuses 12 in Richtung des Gehäusebodes 104 von der Längsachse 34 des Kraftstoffilterelements 26 weniger weit beabstandet sind. Die Dichtungselemente 43 der unteren Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 sowie der beiden Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements 28 sind in dazu korrespondierender Weise zur Längsachse 34 des Kraftstoffiltereinsatzes 26 unterschiedlich weit beabstandet und liegen in der gezeigten Betriebsposition des Kraftstofffiltereinsatzes 26 im Filtergehäuse 12 an den Dichtflächenabschnitten 110 des Filtertopfs 20 dichtend an. Dadurch kann der Kraftstofffiltereinsatz 26 vereinfacht und ohne eine unnötige Überbeanspruchung seiner Dichtungselemente 43 in seine Betriebsposition im Filtergehäuse eingesetzt werden.
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Für einen Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes 26 wird dieser entgegen der Einführrichtung 108 axial aus dem Filtertopf 14 herausbewegt. Sobald der Kraftstofffiltereinsatz über eine mit 112 (2) bezeichnete axiale Wegstrecke aus seiner gezeigten Einbauposition in eine Drainageposition bewegt ist, sind die Dichtungselemente 43 der unteren und der oberen Endscheiben 38, 40 des Vorfilterelements 28 sowie der unteren Endscheibe 38 des Haupfilterelements 30 aus ihrer jeweiligen Dichtposition am Filtergehäuse 12 bzw. dem Wasserablaufstutzen 82 entfernt. Folglich steht die Hauptfilterkammer 46 über die Vorfilterkammer 44 mit dem Kraftstoffablaufkanal 106 fluidisch in Verbindung. Dadurch kann der rohseitige Kraftstoff aus der Hauptfilterkammer 46 über die Vorfilterkammer 44 gemeinsam mit dem dort rohseitig angeordneten Kraftstofff – der Schwerkraft folgend – in den Kraftstoffablaufkanal 106 strömen. Über den Kraftstoffablaufkanal 106 kann der Kraftstoff zum Kraftstoffrücklauf 24 abfließen.
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Zu beachten ist, dass die axiale Länge des gehäuseseitigen Wasserablaufstutzens 82 derart bemessen ist, dass das Dichtungselement 43 des Wandelements 76 in der Drainageposition des Kraftstofffiltereinsatzes 26 weiterhin am Wasserablaufstutzen 82 dichtend anliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass Kraftstoff aus der Vorfilterkammer 44 nicht auf die Reinseite des Kraftstofffilters 10, hier den Wasserablauf(stutzen) bzw. den Kraftstoffablaufstutzen 96 des Kraftstoffkanals 70 gelangt.
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3 zeigt den Kraftstofffiltereinsatz aus den 1 und 2 in einer freigestellten Darstellung und in einem Längsschnitt. Die Gitterstruktur des Siebrohrs 66 ist in dieser Darstellung gut zu erkennen. Das Siebrohr 66 ist mit der oberen Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 verbunden, z. B. verrastet. Der Dichtkragen 94 des Siebrohrs kann aus einem elastisch verformbaren (Kunststoff-)Material bestehen. Der Dichtkragen 94 kann dadurch beim axial gerichteten Einführen des Kraftstofffiltereinsatzes 26 in das Filtergehäuse (1 und 2) unter Führung an dem schräg verlaufenden Verbindungsabschnitt 90 des Entlüftungsrohrs 92 auf das Rohrelement 88 dichtend aufgeschoben werden. Die untere Endscheibe 38 des Hauptfilterelements 30 weist innenumfangsseitig einen Haltesteg 114 auf. Der Haltesteg 114 steht von der unteren Endscheibe 38 axial in Richtung auf die obere Endscheibe 40 des Hauptfilterelements 30 weg und stützt das Mittelrohr 64 innenseitig ab.
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Im Betrieb des Kraftstofffilters 10 strömt der von der Kraftstoffpumpe angesaugte ungefilterte Kraftstoff über den Kraftstoffzulauf 22 des Filtergehäuses in die Vorfilterkammer 44 und durchströmt das Filtermedium 36 des Vorfilterelements 28 in radialer Richtung von außen nach innen. Durch das rohrförmige Wandelement 76 des Hauptfilterelements gelangt der Kraftstoff über den Strömungskanal 48 und den seitlichen Kraftstoffauslass 54 des Filtergehäuses in die Kraftstoffpumpe 56. Mittels der dem Kraftstoffauslass 54 und dem Kraftstoffeinlass 58 fluidisch zwischengeschalteten Kraftstoffpumpe wird der vorgefilterte Kraftstoff in die Haupffilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 gepumpt. Der vorgefilterte Kraftstoff durchströmt das Filtermedium 36 des Hauptfilterelements 30, das Koaleszermedium 62 und das Siebrohr in einer zur Längsachse 34 des Kraftstofffiltereinsatzes 26 radialen Richtung von außen nach innen. Dabei wird das im Kraftstoff enthaltene Wasser zumindest teilweise aus dem Kraftstoff abgeschieden und fließt der Schwerkraft folgend vom Wasserabscheidespalt 72 über den Wasserablaufkanal 68 nach unten in den Wassersammelraum 84 des Filtergehäuses 12. Der auf diese Weise von Verunreinigungen befreite Kraftstoff fließt über den Kraftstoffkanal 70 aus dem Kraftstofffilter 10 heraus und kann einem Verbrennungsmotor bzw. einer Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt werden.
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Zum Austausch des Kraftstofffiltereinsatzes 26 wird in einem ersten Schritt der Gehäusedeckel 18 vom Filtertopf 20 entfernt. Die Bajonettverbindung 41 zwischen dem Gehäusedeckel 18 und dem Kraftstoffiltereinsatz 26 ist geschlossen oder wird durch die Schraubbewegung des Gehäusedeckels 18 geschlossen. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 wird durch die Schraubbewegung als Ganzes axial in Richtung der Längsachse 32 des Filtergehäuses 12 aus seiner Einbauposition (1 und 2) bewegt. Sobald sich der Filtereinsatz in Drainageposition befindet, strömt der rohseitige (vorgefilterte) Kraftstoff aus der Hauptfilterkammer 46 des Filtergehäuses 12 in die Vorfilterkammer 44 des und gemeinsam mit dem dort angeordneten rohseitigen Kraftstoff über den Kraftstoffablaufkanal 106 in den Kraftstoffrücklauf 24 sowie ggf. einen mit diesem fluidisch verbundenen Kraftstofftank. Bei einem weiteren Abdrehen bzw. Abheben des Gehäusedeckels 18 vom Filtertopf 14 gemeinsam mit dem Kraftstofffiltereinsatz 26 wird auch das innenseitige Dichtungselement 43 des Wandelements 76 sowie das am Wasserablaufstutzen 82 anliegende Dichtungselement 43 der unteren Endscheibe 38 des Vorfilterelements 28 aus ihrer dichtenden Anlage am Wasserablaufstutzen 82 bewegt. Ein reinseitig ggf. vorhandener Flüssigkeitsspiegel eines Kraftstoff-Wasser-Gemischs kann dann nach radial außen in die Kraftstoffablaufkanal 106 strömen und über den Kraftstoffrücklauf 24 aus dem Filtergehäuse 12 abfließen. Nach dem vollständigen Entfernen des Kraftstofffiltereinsatzes 26 aus dem Filtertopf wird dieser vom Gehäusedeckel 18 abgekoppelt und ein neuer Kraftstofffiltereinsatz 26 am Gehäusedeckel 18 befestigt. Der Kraftstofffiltereinsatz 26 wird nachfolgend in Einführrichtung in den Filtertopf 14 eingesetzt und durch Festschrauben des Gehäusedeckels 18 am Filtertopf 14 in seine Einbauposition überführt (1 und 2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008048228 A9 [0002]
- US 3900400 B [0003]
- EP 0852158 A1 [0004]
- WO 2006/070221 A1 [0005]
- DE 202006004527 U1 [0006]
- EP 1485605 B1 [0006]