DE102016217907B4

DE102016217907B4 - Filtereinrichtung, insbesondere Kraftstoff- oder Schmierfilter und Wasserabscheider

Info

Publication number: DE102016217907B4
Application number: DE102016217907.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Koppi; Arno Puschl; Christian Wolf
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2025-04-24
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: DE102016217907A1

Abstract

Filtereinrichtung (1), insbesondere Kraftstofffilter oder Schmierfilter,
- mit einem Filtergehäuse (2),
- mit einem im Filtergehäuse (2) angeordneten und ein Filtermedium (4) aufweisenden Ringfiltereinsatz (3),
- mit einem im Filtergehäuse (2), vorzugsweise unterhalb des Ringfiltereinsatzes (3), angeordneten Wasserabscheider (6), der eine Durchgangsöffnung (7) aufweist, welche ein im Filtergehäuse (2) angeordneter Befestigungsstutzen (5) durchgreift,
- wobei der Wasserabscheider (6) eine für Kraft- und Schmierstoffe durchgängige sowie hydrophobe Membran (13) aufweist, welche eine Rohseite (14) des Wasserabscheiders (6) von einer Reinseite (15) trennt,
- wobei der Wasserabscheider (6) eine Bypass-Einrichtung (16) umfasst, welche unter Umgehung der Membran (13) eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Wasserabscheider (6) topfartig ausgebildet ist und einen Topfboden (10) umfasst, von welchem radial außen ein Topfkragen (11) absteht, an welchem die Membran (13) des Wasserabscheiders (6) angeordnet ist,
- der Topfboden (10) ringförmig ausgebildet ist und die Durchgangsöffnung (7) einfasst, welche der Befestigungsstutzen (5) durchgreift,
- der Topfboden (10) zur Abdichtung der Rohseite (14) gegen die Reinseite (15) eine die Durchgangsöffnung (7) einfassende und sich am Befestigungsstutzen (5) abstützende Dichtungseinrichtung (17) umfasst,
- die Bypass-Einrichtung (16) Teil der Dichtungseinrichtung (17) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung, insbesondere ein Kraftstoff- oder Schmierfilter, mit einem Wasserabscheider sowie einen Wasserabscheider für eine Filtereinrichtung.
Filtereinrichtungen, insbesondere Kraftstoff- und Schmierstofffilter, kommen in modernen Kraftfahrzeugen zum Einsatz und dienen zur Reinigung der zum Betrieb der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs benötigten Kraft- bzw. Schmierstoffe. Allen üblichen Kraft/-Schmierstoffen ist dabei gemein, dass sie einen, wenn auch geringen, Anteil an Wasser enthalten, welcher den Kraft-/Schmierstoff in seiner Wirkung beeinträchtigt und das Korrosionsrisiko für die Brennkraftmaschine erhöht.
Aus diesem Grund werden in herkömmlichen Filtereinrichtungen sogenannte Wasserabscheider verwendet, welche versuchen, durch Abscheidung des im Kraft- bzw. Schmierstoff vorhandenen Wassers den Wasseranteil soweit wie möglich zu verringern. Solche Wasserabscheider umfassen typischerweise eine für den Kraft- bzw. Schmierstoff durchlässige, aber hydrophobe Membran, sodass der Kraft- bzw. Schmierstoff von einer Rohseite des Wasserabscheiders durch die Membran hindurch in eine Reinseite des Wasserabscheiders gelangen kann. Demgegenüber verbleibt das abgeschiedene Wasser in der Rohseite und wird dort gesammelt.
Vor diesem Hintergrund offenbart die EP 2 331 229 B1 eine Filtereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Wasserabscheider, der eine für Kraftstoff bzw. Schmierstoff durchgängige, hydrophobe Membran aufweist. Der Wasserabscheider ist dabei axial unterhalb eines Filterelements zum Herausfiltern von Schmutzpartikeln aus dem Kraftstoff bzw. Schmierstoff angeordnet, sodass ein Sedimentationsraum geschaffen wird, welcher in Verbindung mit der hydrophoben Membran bewirkt, dass im Kraft- bzw. Schmierstoff enthaltenes Wasser nahezu vollständig aus diesem herausgefiltert werden kann.
Die DE 10 2015 003 756 A1 behandelt eine Filtereinrichtung mit Bypass und mit einem Wasserabscheider, der ein Wasserabscheidesieb umfasst.
Beim Betrieb der Filtereinrichtung, insbesondere wenn es sich bei dem Kraftstoff um Dieselkraftstoff handelt, kommt es bei kalten Umgebungstemperaturen zum Versulzen des Kraft- bzw. Schmierstoffs kommen. Dabei paraffiniert der Kraft- bzw. Schmierstoff und wird zähflüssig, sodass die Filtration durch das Filtermedium erschwert wird. Damit einhergehen kann außerdem ein erhöhtes Druckgefälle zwischen Roh- und Reinseite des Wasserabscheiders zur Folge haben, wodurch die Membran des Wasserabscheiders beschädigt oder gar zerstört werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Filtereinrichtung zu schaffen, bei welcher das oben genannte Problem behoben und insbesondere die Gefahr einer Beschädigung des Wasserabscheiders reduziert oder sogar vollständig beseitigt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, in den Wasserabscheider einer Filtereinrichtung eine Bypass-Einrichtung zu integrieren, die dem Wirkprinzip eines Bypass-Ventils folgt. Die Bypass-Einrichtung ist derart konzipiert, dass sie im Fehlerfall, also bei Auftreten einer zu hohen Druckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite des Wasserabscheiders, eine direkte Fluidverbindung zwischen der Roh- und der Reinseite herstellt, mittels welcher die für Kraftstoff bzw. Schmierstoff durchlässige und hydrophobe Membran umgangen werden kann. Dieser Zustand der Bypass-Einrichtung entspricht einem geöffneten Bypass-Ventil. Im Fehlerfall kann also der Kraft- bzw. Schmierstoff unter Umgehung der Membran von der Rohseite in die Reinseite strömen, wodurch die entstandene Druckdifferenz abgebaut werden kann, ohne dass dabei die Membran beschädigt oder gar zerstört wird. Wird durch einen Druckausgleich zwischen Rohseite und Reinseite der entstandene Fehlerzustand wieder aufgehoben, so dass die Filtereinrichtung wieder im nominellen Betriebszustand betrieben werden kann, so wird besagte Fluidverbindung wieder unterbrochen. In der Folge kann der Kraft- bzw. Schmierstoff, wie im Nominalbetrieb der Filtereinrichtung gewünscht, ausschließlich durch die Membran hindurch von der Rohseite in die Reinseite gelangen. Dieser Zustand der Bypass-Einrichtung entspricht einem geschlossenen Bypass-Ventil. Im Ergebnis kann also mittels des erfindungsgemäß ausgebildeten Wasserabscheiders eine Beschädigung der empfindlichen Membran in Fehlersituationen vermieden werden.
Eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung umfasst ein Filtergehäuse mit einem im Filtergehäuse angeordneten und ein Filtermedium aufweisenden Ringfiltereinsatz. Das Filtergehäuse kann eine im Wesentlichen zylindrische geometrische Formgebung aufweisen. Der Ringfiltereinsatz kann radial von außen nach innen von Kraftstoff oder Schmiermittel durchströmt werden. Mittels des Filtermediums können im Kraftstoff bzw. Schmiermittel vorhandene Schmutzpartikel separiert werden. Im Filtergehäuse ist ein Wasserabscheider angeordnet, und zwar vorzugsweise unterhalb des Ringfiltereinsatzes. Die Positionsangabe „unterhalb“ bezieht sich dabei auf eine Gebrauchslage der Filtereinrichtung. Der Wasserabscheider weist eine Durchgangsöffnung auf, welche von einem im Filtergehäuse angeordneten durchgriffen und auf diese Weise am Befestigungsstutzen fixiert wird. Der Wasserabscheider ist mit einer für Kraft- und Schmierstoffe durchgängigen, gleichwohl hydrophoben, also wasserundurchlässigen Membran ausgestattet, welche eine Rohseite von einer Reinseite des Wasserabscheiders trennt. Erfindungsgemäß umfasst der Wasserabscheider eine Bypass-Einrichtung, welche unter Umgehung der Membran eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite und der Reinseite bereitstellt. Erfindungsgemäß ist der Wasserabscheider topfartig ausgebildet und weist einen Topfboden auf, von welchem radial außen ein Topfkragen absteht, an dem die Membran des Wasserabscheiders angeordnet ist. Hierbei ist der Topfboden ringförmig ausgebildet und fasst die vom Befestigungsstutzen durchgriffene Durchgangsöffnung ein. Bei dieser Variante umfasst der Topfboden zur Abdichtung der Rohseite gegen die Reinseite eine Dichtungseinrichtung. Diese Dichtungseinrichtung fasst die Durchgangsöffnung des Wasserabscheiders ein und stützt sich am Befestigungsstutzen ab. Somit wird verhindert, dass im nominellen Betrieb der Filtereinrichtung Kraftstoff bzw. Schmierstoff als Leckage von der Rohseite durch zwischen dem Topfboden und dem Befestigungsstutzen Zwischenräume hindurch in die Reinseite gelangen kann. Die Bypass-Einrichtung ist bei dieser Variante Teil der Dichtungseinrichtung. Dies bedeutet, dass in die Dichtungseinrichtung ein Mechanismus integriert ist, welcher in einem nicht nominellen Betriebszustand der Filtereinrichtung - typischerweise bei eingangs erwähnter Druckdifferenz zwischen Roh- und Reinseite - die Dichtungswirkung der Dichtungseinrichtung zumindest temporär aufgehoben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bypass-Einrichtung als Bypass-Ventil ausgebildet. Besagtes Bypass-Ventil ist in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Fluidverbindung zwischen der Rohseite und der Reinseite bereitgestellt ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem diese Fluidverbindung aufgehoben ist, verstellbar. Auf diese Weise kann im Fehlerfall, also etwa bei einer zu hohen Druckdifferenz zwischen Roh- und Reinseite, die Durchströmung der Membran mit Kraftstoff- bzw. Schmierstoff vermieden werden.
Zweckmäßig ist daher der wenigstens eine Parameter eine zwischen Rohseite und Reinseite vorhandene Druckdifferenz des durch den Wasserabscheider strömenden Kraft- oder Schmierstoffs. Somit kann eine zu hohe Druckdifferenz zwischen Roh- und Reinseite vermieden werden. Alternativ dazu kann der wenigstens eine Parameter die Temperatur des durch den Wasserabscheider strömenden Kraft- oder Schmierstoffs sein. Da die Versulzung des Kraft- bzw. Schmierstoffs bei niedrigen Temperaturen auftritt, kann auch auf diese Weise eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Membran vermieden werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Dichtungseinrichtung als Dichtlippe aus einem elastischen Material ausgebildet. Solche Dichtlippen sind vergleichsweise einfach aufgebaut und folglich preiswert. Außerdem eignet sie sich gut für die Integration der Bypass-Einrichtung, wie im Folgenden erläutert werden wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Dichtlippe in einem Längsschnitt der Filtereinrichtung entlang ihrer axialen Richtung zum Ringfiltereinsatz hin gekrümmt ausgebildet. Diese Maßnahme verstärkt vorstehend genannten, vorteilhaften Effekt.
Soll die Bypass-Funktion der Bypass-Einrichtung im nominellen Betrieb der Filtereinrichtung deaktiviert sein, so empfiehlt sich bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Ausbildung der Dichtungseinrichtung, insbesondere der Dichtlippe, derart, dass sie gegen den Befestigungsstutzen vorgespannt ist. Auf diese Weise wird eine besonders gute Dichtwirkung erzielt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungseinrichtung, vorzugsweise die Dichtlippe, derart ausgebildet, dass sie bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwell-Differenzdrucks des durch den Wasserabscheider strömenden Kraft- bzw. Schmierstoffs zwischen der Rohseite und der Reinseite vom Befestigungsstutzen wegbewegt wird. Hierbei ist die Dichtungseinrichtung bzw. das Dichtungselement derart ausgebildet, dass durch den entstehenden Zwischenraum zwischen der Dichtungseinrichtung und dem Befestigungsstutzen eine direkte Fluidverbindung zwischen Rohseite und Reinseite hergestellt wird. Sobald besagter Differenz-Schwelldruck wieder unterschritten wird, wird die Dichtungseinrichtung wieder in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt, so dass besagte Fluidverbindung wieder aufgehoben ist. Die Filtereinrichtung befindet sich dann wieder im nominellen Betriebszustand. Die hier vorgestellte Variante umfasst auch Hysterese-Effekte, d.h. der Differenz-Schwelldruck kann bei ansteigendem Differenzdruck einen anderen Wert aufweisen als bei abfallendem Differenzdruck.
Besonders zweckmäßig kann die Bypass-Einrichtung als zumindest eine in der Dichtungseinrichtung ausgebildete Ausnehmung ausgebildet sein, mittels welcher unter Umgehung der Membran eine direkte Fluidverbindung zwischen der Rohseite und der Reinseite erzeugt ist. Die Ausbildung einer oder mehrere Ausnehmungen in der Dichtungseinrichtung ist technisch sehr einfach zu realisieren und somit mit besonders kostengünstig. Dies gilt in besonderem Maße, wenn die Dichtungseinrichtung als Dichtlippe realisiert ist. Darüber hinaus gewährleistet ein derart einfacher Aufbau der Bypass-Einrichtung einen zuverlässigen Betrieb der gesamten Filtereinrichtung.
Besonders bevorzugt kann die Ausnehmung als Durchgangsspalt oder Durchgangsschlitz ausgebildet sein. Mittels einer solchen spaltartigen bzw. schlitzartigen Geometrie kann einerseits sichergestellt werden, dass die Dichtungseinrichtung im nominellen betriebszustand die Rohseite gegen die Reinseite abdichtet und andererseits im Fehlerfall die erfindungswesentliche Bypass-Funktion aktiviert wird, indem die Dichtwirkung der Dichtungseinrichtung vorübergehend aufgehoben wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich besagte Ausnehmung, insbesondere, wenn diese als Durchgangsspalt oder als Durchgangsschlitz ausgebildet ist, bezüglich einer Draufsicht auf den ringförmigen Topfboden entlang der axialen Richtung des Filtergehäuses in radialer Richtung des Wasserabscheiders.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Bypass-Einrichtung wenigstens zwei Ausnehmungen, vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausnehmungen, die entlang einer Umfangsrichtung der Dichtungseinrichtung, vorzugsweise der Dichtlippe, im Abstand zueinander, angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Effekt der von den Ausnehmungen bewirkten Bypass-Funktion verdoppelt bzw. multipliziert werden. Die gewünschte Dichtwirkung im nominellen Betrieb der Filtereinrichtung kann besonders gut gewährleistet werden, wenn die Ausnehmungen, in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt ist die die Bypass-Einrichtung ausbildende, zumindest eine Ausnehmung zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand verstellbar. In dem geöffneten Zustand stellt die Ausnehmung die gewünschte Fluidverbindung zwischen Rohseite und Reinseite bereit. In dem geschlossenen Zustand ist diese Fluidverbindung aufgehoben. Der geschlossene Zustand ist also dem nominellen Betriebszustand zugeordnet. Der geöffnete Zustand ist hingegen dem Fehlerfall zugeordnet.
Zur Realisierung der Verstellbarkeit zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, im Bereich der Ausnehmung das Material der Dichtungseinrichtung sowie, alternativ oder zusätzlich, die Geometrie der Ausnehmung derart festzulegen, dass die Ausnehmung durch thermische Expansion des Materials verschließbar ist. Da die eingangs erwähnte Versulzung des Kraft- bzw. Schmierstoffs bei niedrigen Temperaturen auftritt, kann bei hinreichend niedriger Temperatur durch thermische Kontraktion des Materials und ein damit verbundenes Öffnen der Ausnehmung die gewünschte Bypass-Funktion aktiviert werden.
Besonders bevorzugt kann das Material der Dichtungseinrichtung ein Elastomer sein oder umfassen. Solche Elastomere erfüllen die für die Realisierung der Bypass-Funktion der Bypass-Einrichtung gewünschten Materialanforderungen.
Besonders bevorzugt bestehen der Topfboden und die Dichtungseinrichtung, vorzugsweise die Dichtlippe, aus demselben Material. Diese Maßnahme vereinfacht den Aufbau der Filtereinrichtung weiter.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Dichtungseinrichtung, vorzugsweise die Dichtlippe, integral am Topfboden ausgebildet. Gegenüber einer separaten Ausbildung von Dichtungseinrichtung bzw. Dichtlippe ist diese Variante mit besonders geringen Herstellungskosten verbunden.
Besonders zweckmäßig kann der Durchgangsspalt bzw. Durchgangsschlitz eine Spalt- bzw. Schlitzbreite von höchstens 1mm, vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, aufweisen. Auf diese Weise kann technisch vergleichsweise einfach die gewünschte Ventilwirkung der Bypass-Einrichtung bereitgestellte werden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist in einer Umfangswand des Befestigungsstutzens zumindest eine Durchgangsöffnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, angeordnet, über welche in der Rohseite abgeschiedenes Wasser sammelbar und/oder abführbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wasserabscheider für eine Filtereinrichtung, insbesondere für eine vorangehend erläuterte Filtereinrichtung. Der Wasserabscheider umfasst eine für Kraft- und Schmierstoffe durchgängige sowie hydrophobe Membran, welche eine Rohseite des Wasserabscheiders von einer Reinseite trennt. Der Wasserabscheider umfasst ferner eine Bypass-Einrichtung, welche unter Umgehung der Membran eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite und der Reinseite bereitstellt. Der Wasserabscheider ist dabei topfartig ausgebildet und umfasst einen ringförmig ausgebildeten Topfboden, der eine Durchgangsöffnung einfasst.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung,
2 den Wasserabscheider der Filtereinrichtung gemäß 1 in einer separaten Darstellung,
3 eine Detaildarstellung der 2, in welcher die Bypass-Einrichtung dargestellt ist.
4 eine Variante des Beispiels der 1 bis 3.

1 illustriert ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 1, der von Kraftstoff oder Schmierstoff durchströmt werden kann. Der Strömungsverlaufs des Kraft- bzw. Schmierstoffs wird in 1 durch einen mit „K“ bezeichneten Pfeil angedeutet. Die Filtereinrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2. Im Filtergehäuse 2 ist ein Ringfiltereinsatz 3 angeordnet, der ein Filtermedium 4 zum Filtern des durch die Filtereinrichtung 1 strömenden Schmier-bzw. Kraftstoffs umfasst. Das Filtermedium 4 wird vom Kraftstoff bzw. vom Schmierstoff in radialer Richtung des Filtergehäuses 2 von einer Ringfilter-Rohseite 8 zu einer Ringfilter-Reinseite 9 durchströmt. Im Filtergehäuse 2 ist weiterhin ein Befestigungsstutzen 5 angeordnet, an welchem der Ringfiltereinsatz 3 befestigt ist. Der Befestigungsstutzen 5 besitzt ebenso wie das Filtergehäuse 2 eine zylindrische geometrische Formgebung.
Wie 1 weiter erkennen lässt, ist im Filtergehäuse 2 axial unterhalb des Ringfiltereinsatzes 3 ein Wasserabscheider 6 angeordnet. Die Positionsangabe „unterhalb“ bezieht sich dabei auf eine Gebrauchsanlage der Filtereinrichtung 1 im Nominalbetrieb in einem Kraftfahrzeug. In einer nicht gezeigten, alternativen Variante kann der Wasserabscheider 6 auch im Ringfiltereinsatz 3 in der Ringfilter-Reinseite 9 angeordnet sein.
Die 2 zeigt den Wasserabscheider 6 der 1 in einer separaten, perspektivischen Darstellung. Gemäß 2 ist der Wasserabscheider 6 topfartig ausgebildet und umfasst einen Topfboden 10. Von dem Topfboden 10 steht radial außen winkelig ein Topfkragen 11 ab. Der Topfboden 10 ist ringförmig ausgebildet und fasst eine Durchgangsöffnung 7 ein, welche der Befestigungsstutzen 5 durchgreift (vgl. 1).
Der Topfkragen 11 kann mehrere, integral am Topfboden 10 ausgeformte und entlang einer Umfangsrichtung U des Topfbodens 10 äquidistant im Abstand zueinander angeordnete Stützelemente 12 umfassen, die jeweils in der Art eine Strebe ausgebildet sind. Radial außen an den Stützelementen 12 ist eine für Kraft- und Schmierstoffe durchgängige und hydrophobe, also wasserundurchlässige Membran 13 angeordnet, welche in radialer Richtung des Filtergehäuses 2 von einer Rohseite 14 des Wasserabscheiders 6 zu einer Reinseite 15 des Wasserabscheiders 6 durchströmbar ist. Die Membran 13 trennt also die Rohseite 14 von der Reinseite 15. Die Membran 13 bildet somit den Topfkragen 11 aus. Der Topfboden 10 umfasst zur Abdichtung der Rohseite 14 des Wasserabscheiders 6 gegen seine Reinseite 15 eine Dichtungseinrichtung 17. Die Dichtungseinrichtung 17 fasst die Durchgangsöffnung 7 ein und stützt sich am Befestigungsstutzen 5 ab. Mittels der Dichtungseinrichtung 17 ist sichergestellt, dass Kraftstoff bzw. Schmierstoff im nominellen Betrieb der Filtereinrichtung 1 ausschließlich durch die Membran 13 von der Rohseite 14 in die Reinseite 15 gelangen kann. Die Dichtungseinrichtung 17 kann als Dichtlippe 18, bevorzugt aus einem elastischen Material, ausgebildet sein. Die im Beispielszenario als Dichtlippe 18 ausgebildete Dichtungseinrichtung 17 ist gegen den Befestigungsstutzen 5 vorgespannt.
Wie 1 weiter erkennen lässt, kann die Dichtlippe 18 in einem Längsschnitt der Filtereinrichtung 1 bzw. des Filtergehäuses 2 entlang der axialen Richtung A zum Ringfiltereinsatz 3 hin gekrümmt ausgebildet sein.
Der Wasserabscheider 6 umfasst ferner eine Bypass-Einrichtung 16, welche unter Umgehung der Membran 13 eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 bereitstellt. Die Bypass-Einrichtung 16 ist dabei in der Art eines Bypass-Ventils ausgebildet. Besagtes Bypass-Ventil ist in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Fluidverbindung zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 bereitgestellt ist, und einem geschlossenen Zustand verstellbar, in welchem diese Fluidverbindung aufgehoben ist. Auf diese Weise kann im Fehlerfall die Durchströmung der Membran 13 mit Kraftstoff- bzw. Schmierstoff vermieden werden. Zweckmäßig ist der wenigstens eine Parameter eine zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 aufgebaute Druckdifferenz des durch den Wasserabscheider 6 strömenden Kraft- oder Schmierstoffs. Auf diese Weise kann eine zu hohe Druckdifferenz zwischen Roh- und Reinseite vermieden werden. Alternativ dazu kann der wenigstens eine Parameter die Temperatur des durch den Wasserabscheider 6 strömenden Kraft- oder Schmierstoffs sein. Da die Versulzung des Kraft- bzw. Schmierstoffs bei niedrigen Temperaturen auftritt, kann auch auf diese Weise eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Membran 13 vermieden werden.
Im Beispiel der Figuren ist die Bypass-Einrichtung 16 Teil der Dichtungseinrichtung 17. Die Bypass-Einrichtung 16 umfasst mehrere in der Dichtlippe 18 ausgebildete Ausnehmungen 19, mittels welcher unter Umgehung der Membran 13 eine direkte Fluidverbindung zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 erzeugt ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 19 jeweils als Durchgangsspalt 20 oder als Durchgangsschlitz ausgebildet, die bevorzugt eine Spalt- bzw. Schlitzbreite von höchstens 1mm, höchst vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, aufweisen.
Die als Durchgangsspalt 20 oder Durchgangsschlitz ausgebildeten Ausnehmungen 19 erstrecken sich bezüglich einer Draufsicht in axialer Richtung A auf den ringförmigen Topfboden 10 des Wasserabscheiders 6 entlang dessen radialer Richtung R.
Im Beispielszenario umfasst die Bypass-Einrichtung 16 vier Ausnehmungen 19, die entlang einer Umfangsrichtung U der Dichtlippe 18 im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der Winkelabstand zweier in Umfangsrichtung U benachbarter Ausnehmungen 19 jeweils äquidistant ist. Es ist klar, dass in Varianten des Beispiels auch eine andere Anzahl von Ausnehmungen 19 vorgesehen sein kann.
Die Ausnehmungen 19 sind zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem sie die im Fehlerfall gewünschte Fluidverbindung zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 bereitstellen, und einem geschlossenen Zustand, in welchem diese Fluidverbindung aufgehoben ist, verstellbar ausgebildet.
Zur Verwirklichung der gewünschten Verstellbarkeit zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand das Material der als Dichtlippe 18 realisierten Dichtungseinrichtung 17 im Bereich der Ausnehmungen 19 und auch Geometrie der Ausnehmungen 19 - im Beispielszenario ist eine spalt- oder schlitzartige Geometrie gewählt - derart festgelegt sind, dass die Ausnehmungen 19 durch thermische Expansion des Materials in der Art eines Bypass-Ventils verschließbar sind. Die den eingangs erwähnte, den Fehlerzustand verursachende Versulzung des Kraft- bzw. Schmierstoffs erfolgt typischerweise bei niedrigen Temperaturen, wie diese unmittelbar nach Inbetriebnahme der Filtereinrichtung auftreten. Dieser Zustand entspricht einem geöffneten Bypass-Ventil. Daher wird bei dieser Variante erreicht, dass nur bei entsprechend niedrigen Temperaturen die einen Bypass ausbildenden Ausnehmungen tatsächlich besagte Fluidverbindung zwischen Roh- und Reinseite ausbilden. Bei hohen Temperaturen, wie sie im nominellen Betrieb der Filtereinrichtung vorkommen, bewirkt die gegenüber niedrigen Temperaturen auftretenden thermische Expansion des Materials der Dichtlippe 18, dass die Ausnehmungen verschlossen werden, also quasi nicht mehr vorhanden sind. Dieser Zustand entspricht einem geschlossenen Bypass-Ventil.
Zweckmäßig kann als Material für die Dichtungseinrichtung 17 bzw. Dichtlippe 18 ein Elastomer verwendet werden. Zweckmäßig können der Topfboden 10 und die als Dichtlippe 18 realisierte Dichtungseinrichtung 17 aus demselben Material bestehen. Somit kommt also auch als Material für den Topfboden 10 ein Elastomer in Betracht. Besonders zweckmäßig kann die als Dichtlippe 18 realisierte Dichtungseinrichtung 17 integral am Topfboden 10 ausgebildet sein.
4 zeigt als zweites Beispiel eine Variante des ersten Beispiels der 1 bis 3. Im Beispiel der 4 fehlen die anhand der 2 und 3 erläuterten Ausnehmungen. Im Beispiel der 4 ist die als Dichtlippe 18 realisierte Dichtungseinrichtung 17 derart ausgebildet, dass sie bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwell-Differenzdrucks des durch den Wasserabscheider 6 strömenden Kraftstoffs bzw. Schmierstoffs zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 vom Befestigungsstutzen 5 wegbewegt (vgl. Pfeil 22 in 4) wird. Auf diese Weise kann im Fehlerfall durch den entstehenden Zwischenraum 21 zwischen Dichtungseinrichtung 17 und Befestigungsstutzen 5 eine direkte Fluidverbindung zwischen der Rohseite 14 und der Reinseite 15 des Wasserabscheiders 6 hergestellt werden. Die Dichtungseinrichtung 17 bzw. Dichtlippe 18 ist in 4 in einem Zustand, in welchem ein solcher Zwischenraum 21 gebildet ist, zusätzlich dargestellt und mit 17' bzw. 18' bezeichnet.
Die Variante gemäß 4 kann mit dem Beispiel der 1 bis 3 kombiniert werden. In diesem Fall sind in der Dichtlippe 18 gemäß 4 auch die anhand der 2 und 3 erläuterten Ausnehmungen 19 vorhanden.
Wie 1 weiter erkennen lässt, können in einer Umfangswand 23 des Befestigungsstutzens 5 Durchgangsöffnungen 24 angeordnet sein, über welche in der Rohseite 14 abgeschiedenes Wasser sammelbar und/oder aus dem Filtergehäuse 2 abführbar ist.

Claims

Filtereinrichtung (1), insbesondere Kraftstofffilter oder Schmierfilter, - mit einem Filtergehäuse (2), - mit einem im Filtergehäuse (2) angeordneten und ein Filtermedium (4) aufweisenden Ringfiltereinsatz (3), - mit einem im Filtergehäuse (2), vorzugsweise unterhalb des Ringfiltereinsatzes (3), angeordneten Wasserabscheider (6), der eine Durchgangsöffnung (7) aufweist, welche ein im Filtergehäuse (2) angeordneter Befestigungsstutzen (5) durchgreift, - wobei der Wasserabscheider (6) eine für Kraft- und Schmierstoffe durchgängige sowie hydrophobe Membran (13) aufweist, welche eine Rohseite (14) des Wasserabscheiders (6) von einer Reinseite (15) trennt, - wobei der Wasserabscheider (6) eine Bypass-Einrichtung (16) umfasst, welche unter Umgehung der Membran (13) eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wasserabscheider (6) topfartig ausgebildet ist und einen Topfboden (10) umfasst, von welchem radial außen ein Topfkragen (11) absteht, an welchem die Membran (13) des Wasserabscheiders (6) angeordnet ist, - der Topfboden (10) ringförmig ausgebildet ist und die Durchgangsöffnung (7) einfasst, welche der Befestigungsstutzen (5) durchgreift, - der Topfboden (10) zur Abdichtung der Rohseite (14) gegen die Reinseite (15) eine die Durchgangsöffnung (7) einfassende und sich am Befestigungsstutzen (5) abstützende Dichtungseinrichtung (17) umfasst, - die Bypass-Einrichtung (16) Teil der Dichtungseinrichtung (17) ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Einrichtung (16) als Bypass-Ventil ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Fluidverbindung zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) bereitgestellt ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem diese Fluidverbindung aufgehoben ist, verstellbar ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Parameter eine zwischen Rohseite (14) und Reinseite (15) vorhandene Druckdifferenz des durch den Wasserabscheider (6) strömenden Kraft- oder Schmierstoffs oder die Temperatur des durch den Wasserabscheider (6) strömenden Kraft- oder Schmierstoffs ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (17) als Dichtlippe (18), vorzugsweise aus einem elastischen Material, ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (18) in einem Längsschnitt der Filtereinrichtung (1) entlang der axialen Richtung (A) des Filtergehäuses (2) zum Ringfiltereinsatz (3) hin gekrümmt ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise die Dichtlippe (18), gegen den Befestigungsstutzen (5) vorgespannt ist.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise die Dichtlippe (18), derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwell-Differenzdrucks des durch den Wasserabscheider (6) strömenden Kraftstoffs bzw. Schmierstoffs zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) vom Befestigungsstutzen (5) wegbewegt wird, so dass durch den entstehenden Zwischenraum zwischen Dichtungseinrichtung (17) und Befestigungsstutzen (5) eine direkte Fluidverbindung zwischen Rohseite (14) und Reinseite (15) hergestellt wird.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Einrichtung (16) zumindest eine in der Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise in der Dichtlippe (18), ausgebildete Ausnehmung (19) umfasst, mittels welcher unter Umgehung der Membran (13) eine direkte Fluidverbindung zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) erzeugt ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (19) als Durchgangsspalt (20) oder als Durchgangsschlitz ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (19), insbesondere der Durchgangsspalt (20) oder Durchgangsschlitz, sich bezüglich einer Draufsicht auf den ringförmigen Topfboden entlang der axialen Richtung (A) in radialer Richtung (R) des Wasserabscheiders (6) erstreckt.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypass-Einrichtung (16) wenigstens zwei Ausnehmungen (19), vorzugsweise eine Mehrzahl von Ausnehmungen (19), umfasst, die entlang einer Umfangsrichtung (U) der Dichtungseinrichtung (18), vorzugsweise der Dichtlippe (19), im Abstand zueinander, vorzugsweise jeweils äquidistant zueinander, angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (19) zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem sie die Fluidverbindung zwischen Rohseite (14) und Reinseite (15) bereitstellt, und einem geschlossenen Zustand, in welchem diese Fluidverbindung aufgehoben ist, verstellbar ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der Verstellbarkeit zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand das Material der Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise der Dichtlippe (18), im Bereich zumindest einer Ausnehmung (19) und/oder die Geometrie zumindest einer Ausnehmung (19) derart gewählt sind, dass die Ausnehmung (19) durch thermische Expansion des Materials verschließbar sind.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Dichtungseinrichtung (17) ein Elastomer ist oder umfasst.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfboden (11) und die Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise die Dichtlippe (18), aus demselben Material bestehen.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (17), vorzugsweise die Dichtlippe (18), integral am Topfboden ausgebildet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsspalt (20) bzw. Durchgangsschlitz eine Spalt- bzw. Schlitzbreite von höchstens 1mm, vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, besitzt.
Filtereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Umfangswand des Befestigungsstutzens (5) zumindest eine Durchgangsöffnung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, angeordnet ist, über welche in der Rohseite (14) abgeschiedenes Wasser sammelbar und/oder abführbar ist.
Wasserabscheider (6) für eine Filtereinrichtung (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit einer für Kraft- und Schmierstoffe durchgängigen sowie hydrophoben Membran (13), welche eine Rohseite (14) des Wasserabscheiders (6) von einer Reinseite (15) trennt, - mit einer Bypass-Einrichtung (16), welche unter Umgehung der Membran (13) eine Fluidverbindung zwischen der Rohseite (14) und der Reinseite (15) bereitstellt, - wobei der Wasserabscheider (6) topfartig ausgebildet ist und einen ringförmig ausgebildeten Topfboden (10) umfasst, der eine Durchgangsöffnung (7) einfasst.