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Priorität
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Wirkung der am 20. Juni 2006 eingereichten US-Patentanmeldung Nr.
60/815,118 und der am 12. Januar 2007 eingereichten US-Patentanmeldung Nr.
60/880,145 und diese Anmeldungen sind hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen.
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Technisches Gebiet
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Das technische Gebiet betrifft allgemein Flüssigkeitsfilter und Verfahren und Systeme zum Entfernen unerwünschter Partikel und/oder von Wasser aus einer Flüssigkeit mittels eines oder mehrerer Filter.
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Hintergrund
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Kraftstoffeinspritzsysteme für Verbrennungsmotoren, wie etwa Common-Rail-Hochdruckkraftstoffeinspritzsysteme für Dieselmotoren, sind hinsichtlich Kraftstoffverunreinigungen anfällig, einschließlich Partikel in der Größenordnung von 4 bis 6 µ und andere, wie etwa größere und kleinere Partikel unterschiedlicher Phasen und Zusammensetzungen, die im Kraftstoff vorhanden sein können. Es besteht ein unerfülltes Bedürfnis, diese und andere Kraftstoffverunreinigungen zu verringern oder zu eliminieren.
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Das Dokument
DE 38 11 441 A1 offenbart ein Separatorelement, das im Wesentlichen besteht aus einem inneren Stützkörper, einem äußeren Stützkörper, einer an einer Stirnseite des Separatorelements angebrachten Verschlussplatte und einem am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Aufnahmeflansch mit einem O-Ring, welcher gegen einen Rand einer in einer Gehäuseanordnung vorgesehenen Austrittsöffnung radial abdichtet. Die Stützkörper haben auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von Ausnehmungen, so dass das zu reinigende Fluid praktisch ohne Behinderung durch die Stützkörper hindurchgeführt werden kann. Sie dienen lediglich zur Abstützung einer ersten hydrophoben Filterschicht bzw. einer zweiten hydrophoben Filterschicht.
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US 2004/0206682 A1 offenbart eine Filterbaugruppe für eine Filterkartusche, wobei die Filterbaugruppe ein im Allgemeinen zylindrisches Kohleblockfilterelement und ein im Allgemeinen zylindrisches plissiertes Filterelement umfasst, wobei das plissierte Filterelement um die radial äußere Oberfläche der Kohleblockfilter angeordnet ist. Die Filterbaugruppe weist einen Auslass auf, der mit dem axialen Hohlraum des Kohleblockfilters verbunden wird, damit Filtrat erst das plissierte Filterelement durchläuft, in den Hohlraum des Kohleblockfilterelements durch dessen radial äußere Oberfläche eintritt, sich radial nach innen in den zentralen Hohlraum des Kohleblockfilterelements und dann axial den zentralen Hohlraum des Kohleblockfilterelements entlang verbreitet, und den zentralen Hohlraum des Kohleblockfilterelements durch den Auslass austritt.
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US 5078877 A offenbart eine Filterbaugruppe für eine Verbrennungsmaschine, die innere und äußere koaxiale in einem an einem Montageadapter lösbar befestigten Anschraubbehälter angeordnete Filterelemente aufweist. Öl aus dem Kurbelgehäuse wird mit dem äußeren Filterelement gefiltert und eine erhebliche Menge des gefilterten Öls fließt zum primären Schmierölkreislauf der Verbrennungsmaschine. Ein kleiner Prozentsatz des gefilterten Öls wird mit dem inneren Filterelement weiterer Filtration unterworfen und wird direkt ins Kurbelgehäuse zurückgegeben. Eine rohrförmige Armatur erstreckt sich zwischen Endkappen an den zwei koaxialen Filterelementen um eine Verbindung zwischen dem inneren Filter und dem Montageadapter zu bilden um die zwei Kreisläufe zu trennen und um ein fester axialer Abstand zwischen den zwei Filterelementen zu bewahren.
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US 6939464 B1 offenbart eine Filterbaugruppe, die ein Gehäuse und einen inneren Pfosten aufweist, wobei ein Flüssigkeitseinlasskanal sich ins Gehäuse erstreckt. Ein äußerer Pfosten umgibt den inneren Pfosten um einen Flüssigkeitsauslasskanal zu definieren. Eine Filterkartusche wird um den inneren Pfosten und den äußeren Pfosten angeordnet. Die Filterkartusche weist ein Filterelement auf. Eine erste Endplatte, die eine erste Öffnung definiert, wird an einem ersten Ende des Filterelements befestigt. Eine erste Dichtung wird in der ersten Öffnung angeordnet, um zwischen dem inneren Pfosten und der ersten Endplatte zu abzudichten. Eine zweite Endplatte, die eine zweite Öffnung definiert, ist an einer zweiten Endplatten des Filterelements angebracht. Eine Dichtung wird in der zweiten Öffnung angeordnet um den äußeren Pfosten und die zweite Endplatte abzudichten. Das Gehäuse und die Filterkartusche bilden einen äußeren Hohlraum. Der Flüssigkeitseinlasskanal mündet in den äußeren Hohlraum um die Rückspülung von Verunreinigungen zu vermindern.
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Zusammenfassung
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement gemäß Anspruch 1, Verwendung eines Filterelements in einem Filter gemäß Anspruch 11 sowie dessen Verwendung in einem Verfahren gemäß Anspruch 25. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Ausführungsform ist ein Filterelement mit einem äußeren Filtermedium und einem inneren Filtermedium. Das äußere Filtermedium dient dazu, einen Großteil der in einem Flüssigkeitsstrom vorhandenen Partikel zu entfernen. Das innere Filterelement dient dazu, feinere Partikel aus dem Flüssigkeitsstrom zu entfernen, die das äußere Filtermedium passieren. Darüber hinaus weisen das äußere und das innere Filtermedium ein mehrschichtiges Filtermedium auf. Andere Ausführungsformen beinhalten Kraftstofffilter und die Kraftstofffiltration betreffende spezielle Vorrichtungen, Geräte, Systeme und Verfahren. Weitere Ausführungsformen, Gestaltungen, Ziele, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden aus der beigefügten genauen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der ein Kraftstoffzufuhrsystem aufweist.
- 2 ist ein Schema eines repräsentativen Kraftstoffzufuhrsystems.
- 3 ist eine Schnittansicht eines repräsentativen Filterelements bzw. einer Filterkartusche.
- 4 ist eine Schnittansicht eines repräsentativen Filters, der die in 3 dargestellte Filterkartusche enthält.
- 5 ist eine Schnittansicht eines oberen Abschnitts eines repräsentativen Filters.
- 6 ist eine räumliche Ansicht eines Abschnitts einer Filterkartusche.
- 7 ist eine Schnittansicht des oberen Abschnitts der in 6 dargestellten Filterkartusche.
- 8 ist eine Schnittansicht eines repräsentativen Filters.
- 9 ist eine Schnittansicht einer anderen repräsentativen Filterkartusche.
- 10 ist eine Schnittansicht einer weiteren repräsentativen Filterkartusche.
- 11 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der in 10 wiedergegebenen Filterkartusche.
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Detaillierte Beschreibung
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Um ein Verständnis der Grundsätze der Erfindung zu fördern, wird nun Bezug genommen auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel und es werden spezielle Begriffe verwendet, um dieses zu beschreiben. Es versteht sich nichtsdestotrotz, dass dadurch keine Beschränkung des Rahmens der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Abwandlungen und Weiterbildungen der dargestellten Vorrichtung und solche weiteren Anwendungen der Grundsätze der Erfindung, wie sie hier dargestellt ist, mit umfasst sind, wie sie einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet normalerweise einfallen würden.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein exemplarisches Fahrzeug 100 mit einer Beifahrer/Fahrerkabine 102 dargestellt. Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 100 eine Zugmaschine, könnte jedoch alternativ jedes einer Vielzahl anderer Fahrzeuge sein, wie etwa ein Kleinlaster, ein Lastwagen, ein Schwerlastwagen, ein Bus, ein Pkw, ein SUV, ein Reisebus oder ein landwirtschaftliches oder industrielles Fahrzeug. In anderen Ausführungsformen könnte das Fahrzeug 100 ein See- oder Luftfahrzeug sein. Das Fahrzeug 102 hat einen Kraftstofftank 104 und ein Antriebssystem 106 mit einem Motor 108. Darüber hinaus umfasst das System 106 ein mit einem Kraftstofftank 104 verbundenes Kraftstoffzufuhrsystem 110 zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor 108. Eine Flüssigkeitsleitung, ein Rohr 112, oder eine andere Strömungsverbindung koppelt den Kraftstofftank 104 mit dem Kraftstoffzufuhrsystem 110. Der Motor 108 ist vorzugsweise vom Hubkolbentyp, der für eine Selbstzündung und eine Direkteinspritzung oder eine Einlasskanaleinspritzung von Dieselkraftstoff ausgelegt ist. In anderen Ausführungsformen könnte der Motor 108 ein anderer Motortyp oder eine andere Antriebsmaschine sein.
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Bezugnehmend auf 2 weist das Kraftstoffzufuhrsystem 110 ein erstes Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150, eine Flüssigkeits- oder Kraftstoffpumpe 152 und ein zweites Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 auf. Das erste Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 ist auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe 152 angeordnet und das zweite Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 ist auf der Druckseite der Kraftstoffpumpe 152 angeordnet. Die Filterungsteilsysteme 150, 154 stellen sauberen, filtrierten Kraftstoff bereit, der einen Pumpenverschleiß, eine Einspritzdüsenverstopfung und eine vorzeitige Motorabnutzung verhindert und den Kraftstoffverbrauch verbessern kann. Das erste Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 umfasst einen ersten Satz Filteranordnungen 156 und das zweite Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 154 umfasst einen zweiten Satz Filteranordnungen 158. Es versteht sich, dass das System 110 und die Teilsysteme 150, 154 exemplarischer Natur sind und dass eine Vielzahl anderer Systeme und Teilsysteme in verschiedenen Ausführungsformen denkbar sind. In manchen Ausführungsformen kann nur ein Filterungsteilsystem 150, 154 mit nur einem Filter im Filter wie hierin offenbart verwendet werden.
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Der Kraftstofftank 104 steht in Fluidverbindung mit dem ersten Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150. Ein Rückschlagventil 160 ist vorzugsweise in der Flüssigkeitsstrecke zwischen dem Kraftstofftank 104 und den Filteranordnungen 156 angeordnet. Das Rückschlagventil 160 hindert Kraftstoff daran, in den Kraftstofftank 104 zurückzuströmen, sobald er den Kraftstofftank 104 verlässt und in das erste Flüssigkeitsfilterungsteilsystem 150 eintritt. Das erste Filterungsteilsystem 150 befindet sich auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe 152. Die Filteranordnungen 156 sind dazu in der Lage, Verunreinigungen aus dem Kraftstoff zu entfernen, bevor sie in die Pumpe 152 eintreten. Die Filteranordnungen 156 sind in einer Paralleldurchströmungsweganordnung angeschlossen. Obwohl als Paralleldurchströmungsweganordnung dargestellt, könnten die Filteranordnungen 156 in alternativen Anordnungen auch in Serie geschaltet sein.
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Kraftstoff, der durch das Kraftstoffsystem 110 dem Motor 108 zugeführt wird, enthält typischerweise einige unerwünschte Bestandteile oder Verunreinigungen. Solche Bestandteile umfassen typischerweise Partikel, Wasser, Mikroorganismen und/oder andere Arten von Verunreinigungen. Die Flüssigkeitsfilterungssysteme 150, 154 sind in dem Kraftstoffsystem 110 enthalten, um diese Bestandteile zu entfernen. Wie im Folgenden genauer erläutert, umfassen die Filteranordnungen 156, 158 ein Gehäuse 200, das einen Innenraum 202 zur Aufnahme von Kraftstoff und wenigstens eines Filterelements 250 (siehe 3) festlegt, der in dem Innenraum 202 zum Herausfiltern von Bestandteilen aus dem Kraftstoff angeordnet ist. Die vorliegend offenbarten Filterelemente 250 können in verschiedenen Systemen eingesetzt werden, einschließlich und nicht beschränkt auf das im Patent US 6 939 464 B1 beschriebene, welches hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Wenigstens eine Filteranordnung 156 kann einen Wasser-im-Kraftstoff (WIK)-Sensor 162 aufweisen. Der WIK-Sensor 162 befindet sich in einem unteren Abschnitt der Filteranordnung 156 und wird dazu verwendet, Wasser zu erfassen, das aus dem Kraftstoff durch zumindest eine Filteranordnung wie die Anordnung 156 abgetrennt wird. Nachdem eine vorbestimmte Wassermenge in der Filteranordnung 156 gesammelt worden ist, erzeugt der WIK-Sensor 162 ein Signal, welches zu einer Motorsteuerungseinheit (nicht dargestellt) gesandt wird. Die Motorsteuerungseinheit kann dann ein Signal erzeugen, etwa durch Aufleuchtenlassen einer Warnlampe in der Fahrerkabine des Fahrzeugs 100, welches anzeigt, dass die Filteranordnung 156 entweder ausgewechselt, gewartet oder entleert werden muss. In einer alternativen Ausführungsform entleert die Filteranordnung 156 automatisch das von der Filteranordnung 156 gesammelte Wasser.
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Das erste Filterungsteilsystem 150 enthält auch eine elektrische Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164, die in Fluidverbindung mit den Filteranordnungen 156 steht. Die Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164 befindet sich zwischen dem Einlass zur Kraftstoffpumpe 152 und dem Auslass der Filteranordnungen 156. Die Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164 wird dazu benutzt, den Motor 108 vorzufüllen und zu starten, indem während des Motorstartvorgangs Kraftstoff zugeführt wird. Ein Rückschlagventil 166 befindet sich wie dargestellt in Fluidverbindung zwischen dem Einlass zur Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164 und dem Auslass der Anlasseinspritzungs- und Starthilfepumpe 164. Das Rückschlagventil 166 hindert Kraftstoff am Wiedereintreten in die Filteranordnungen 156 durch den Auslass der Filteranordnungen 156, wenn der Motor 108 nicht läuft.
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Die Kraftstoffpumpe 152 steht in Fluidverbindung mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil 168, 170. Das erste Rückschlagventil 168 kann dazu verwendet werden, Kraftstoff auf die Saugseite der Kraftstoffpumpe 152 rückströmen zu lassen, wenn der Druck über einen vorbestimmten Wert steigt. Das zweite Rückschlagventil 170 kann dazu verwendet werden, Kraftstoff am Verlassen des zweiten Filterungsteilsystems 154 zu hindern, wenn der Motor 108 nicht läuft. In verschiedenen Ausführungsformen können mehrere unterschiedliche Arten von Kraftstoffpumpen eingesetzt werden. Ein Drucksensor 171 ist stromabwärts des Auslasses der Kraftstoffpumpe 152 vor dem Einlass des zweiten Filterungsteilsystems 154 angeordnet. Der Drucksensor 171 überwacht den Druck des Kraftstoffs beim Verlassen der Kraftstoffpumpe 152 und erzeugt ein ihn angebendes Signal, das an die Motorsteuereinheit gesandt wird.
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Der Auslass der Kraftstoffpumpe
152, häufig als die Druckseite bezeichnet, steht in Fluidverbindung mit einem Einlass des zweiten Filterungsteilsystems
154. Das zweite Filterungsteilsystem
154 ist vorzugsweise dafür ausgelegt, höheren Drücken als das erste Filterungsteilsystem
150 zu widerstehen. Das erste und das zweite Filterungsteilsystem
154 sorgt für eine Partikelausfilterung und ist dazu in der Lage, in manchen Ausführungsformen Wasser aus dem Kraftstoff zu entfernen. Das zweite Filterungsteilsystem
154 kann einen Rahmenbereich
172 aufweisen, der Gehäuse
200 von Filteranordnungen
158 sicher am Fahrzeug
100 festhält. Bei einer Ausführungsform kann das zweite Filterungsteilsystem
154 in einem Motorschwingungstilgungssystem
174 der Art untergebracht sein, wie sie in der am 14. April 2006 eingereichten vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr.
60/744,895 mit dem Titel „Vibration Isolated Fuel Filter Head“ offenbart ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen ist. Wie dort erläutert, verringert das Motorschwingungstilgungssystem
174 Schwingungen, die den Betrieb des zweiten Filterungsteilsystems
154 beeinträchtigen können, deutlich oder eliminiert sie.
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Nach dem Verlassen des zweiten Filterungsteilsystems 154 tritt der Kraftstoff in ein Hochdruck-Common-Rail-System 176 ein, welches dem Motor 108 Kraftstoff zuführt. Ein Temperatursensor 178 steht in Fluidverbindung mit dem Auslass des zweiten Filterungsteilsystems 154. Der Temperatursensor 178 wird dazu verwendet, die Temperatur des Kraftstoffs zu messen, bevor er in das Common-Rail-System 176 eintritt. Ein Rückschlagventil 180 befindet sich in Fluidverbindung mit dem Auslass des zweiten Filterungsteilsystems 154. Das Rückschlagventil 180 ist dazu eingestellt, Kraftstoff abzugeben, wenn der Druck in der Kraftstoffleitung über einen vorbestimmten Wert steigt. Der von dem Rückschlagventil abgegebene Kraftstoff wird in den Kraftstofftank 104 zurückgeführt. Obwohl die vorliegend offenbarten Filter und Filterelemente im Zusammenhang mit dem Filtern von Kraftstoff beschrieben sind sollte klar sein, dass andere Flüssigkeitsarten wie etwa Schmiermittel ebenfalls mittels der Filter und Filterelemente gefiltert werden könnten.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist ein exemplarisches austauschbares Filterelement bzw. eine Kartusche 250 dargestellt, die in dem Gehäuse 200 des in 2 wiedergegebenen ersten und/oder zweiten Filterungsteilsystems 150, 154 beherbergt oder angeordnet ist. Das Filterelement 250 umfasst eine erste oder äußere Filtermediumstufe 252 und eine zweite oder innere Filtermediumstufe 254, die radial von der äußeren Filtermediumstufe 252 beabstandet ist. Die äußeren und inneren Filtermediumstufen 252, 254 erstrecken sich vertikal zwischen einer oberen Stirnplatte 256 und einer unteren Stirnplatte 258. Wie dargestellt ist die vertikale Länge der äußeren Filtermediumstufe 252 größer als die der inneren Filtermediumstufe 254. In einer Ausgestaltung enthalten die äußere Filtermediumstufe 252 und die innere Filtermediumstufe 254 ein mehrlagiges Filtermedium. Der Einsatz eines mehrlagigen Filtermediums verbessert die Partikelfiltrationswirksamkeit.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein oberer Abschnitt 260 der äußeren Filtermediumstufe 252 starr an einer Unterseite 262 der oberen Stirnplatte 256 befestigt und ein unterer Abschnitt 264 der äußeren Filtermediumstufe 252 ist starr an einer Unterseite 266 der unteren Stirnplatte 258 befestigt. Analog ist ein oberer Abschnitt 268 der inneren Filtermediumstufe 254 starr an einer zweiten Unterseite 270 der oberen Stirnplatte 276 befestigt und ein unterer Abschnitt 272 der inneren Filtermediumstufe 254 ist starr an einer zweiten Unterseite 274 der unteren Stirnplatte 258 befestigt. Die Erstreckung oder Höhe der inneren Filtermediumstufe 254 ist kleiner als die Erstreckung oder Höhe der äußeren Filtermediumstufe 252.
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Die äußere Filtermediumstufe 252, die innere Filtermediumstufe 254, die obere Stirnplatte 256 und die untere Stirnplatte 258 sind von allgemein zylindrischer Gestalt, jedoch sind andere Formen denkbar. Die äußeren und inneren Filtermediumstufen 252, 254 können an den Stirnplatten 256, 258 auf unterschiedliche Weise befestigt sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einbetten, Vergießen mit Klebstoff (potting) oder Ultraschallschweißen oder thermisches Schweißen. Ein Mittelrohr 276 kann mit einem Innendurchmesser 278 der inneren Filtermediumstufe 254 verbunden sein. Das Mittelrohr 276 erstreckt sich über die Länge der inneren Filtermediumstufe 254, könnte aber auch kürzer als die Erstreckung der inneren Filtermediumstufe 254 sein. Das Mittelrohr 276 weist eine Vielzahl von Öffnungen 279 auf, die es Flüssigkeit ermöglichen, in eine innere, vom Mittelrohr 276 begrenzte Flüssigkeitskammer 281 zu strömen. Ein innerer Oberflächenbereich der äußeren Filtermediumstufe 252 kann ferner ausgerichtet sein mit oder verbunden sein mit einem zweiten Mittelrohr 277, das im Wesentlichen genauso wie das erste Mittelrohr 276 ausgeführt ist. Bei alternativen Ausgestaltungen kann das Mittelrohr 276 nicht vorhanden sein.
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Die untere Stirnplatte oder -kappe 258 hat einen unteren Bodenabschnitt 280 und einen oberen Bodenabschnitt 282. Der untere Abschnitt 264 der äußeren Filtermediumstufe 252 ist am unteren Bodenabschnitt 280 der unteren Stirnkappe 258 befestigt. Ein unterer Abschnitt 272 der inneren Filtermediumstufe 254 ist am oberen Bodenabschnitt 282 der unteren Stirnkappe 258 befestigt. Der untere Bodenabschnitt 280 hat einen Außenflansch 284, der von einem Außenrand 286 der unteren Stirnkappe 258 nach oben ragt. Der obere Bodenabschnitt 282 der unteren Stirnkappe 258 hat einen zweiten Außenflansch 288, der ebenfalls von einem Außenrand 290 des oberen Bodenabschnitts 282 ein kurzes Stück nach oben ragt. Der zweite Außenflansch 288 hält die innere Filtermediumstufe 254 von der äußeren Filtermediumstufe 252 solchermaßen getrennt, dass ein Spalt 294 zwischen den beiden Filtermediumstufen 252, 254 gebildet ist. Die untere Stirnkappe 258 kann als ein Teil oder zweiteilig hergestellt sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind die äußere und die innere Filtermediumstufe 252, 254 unter Verwendung eines Materials gebildet, welches dazu ausgewählt ist, einen oder mehrere unerwünschte Bestandteile oder partikelförmiges Material durch Einfangen oder Zurückhalten bezüglich eines gefilterten Kraftstoffes stromabwärts eines solchen Materials zu entfernen. Ferner sind die äußere und die innere Filtermediumstufe 252, 254 vorzugsweise aus mehreren Lagen eines Partikelrückhaltematerials gebildet. Als solches beinhalten die äußere und die innere Filtermediumstufe 252, 254 ein mehrlagiges Filtermedium. Gemäß einer anderen Ausgestaltung enthalten die innere und die äußere Filtermediumstufe 252, 254 ein schmelzgeblasenes Medium, ein luftgelegtes Medium, ein nassgelegtes Medium, ein gewebtes Medium, ein Vliesmedium, ein Membranmedium oder eine synthetische Zusammenstellung einer oder mehrerer der Medienarten.
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Die äußere Filtermediumstufe 252 ist eine mehrlagige Filtermediumstufe, die dazu dient, unerwünschte Verunreinigungen oder partikelförmiges Material aus einem Kraftstoffstrom zu entfernen oder aufzufangen. Die äußere Filtermediumstufe 252 kann größer oder dicker als die innere Filtermediumstufe 254 sein und ist solchermaßen ausgelegt, dass sie im Betrieb für das Auffangen eines Großteils der unerwünschten Partikel verantwortlich ist. Insbesondere ist die äußere Filtermediumstufe 252 gemäß einer Ausgestaltung dazu ausgelegt, in dem Kraftstoffstrom enthaltene größere Partikel aufzufangen. Die innere Filtermediumstufe 254 dient ebenfalls dazu, unerwünschte Verunreinigungen oder Partikel aus dem Kraftstoffstrom zu entfernen oder aufzufangen. Gemäß einer Ausgestaltung enthält die innere Filtermediumstufe 254 mehrere Filtermedienlagen, die dazu ausgelegt sind, kleinere Verunreinigungen oder Partikel zu entfernen, die von der äußeren Filtermediumstufe 252 nicht aufgefangen oder entfernt worden sein mögen. Somit entfernt gemäß einer Ausgestaltung die äußere Filtermediumstufe 252 einen Großteil der Verunreinigungen durch Auffangen der größeren Partikel und die innere Filtermediumstufe 254 entfernt feinere Verunreinigungen, die die äußere Filtermediumstufe 252 passieren können.
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Bei einer anderen Ausgestaltung umfasst die äußere Filtermediumstufe 252 ein Koaleszierfiltermedium, welches dazu dient, kleinere Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen zu koaleszieren. Die äußere Filtermediumstufe 252 ist dazu ausgelegt, hohen Drücken zu widerstehen und durch Verwenden eines Koalesziermediums als Filtermedium Wassertröpfchen zu vereinigen, die in dem es durchströmenden Fluid enthalten sind. Das Koaleszierfiltermedium veranlasst in dem Kraftstoff enthaltenes freies Wasser und emulgiertes Wasser, sich zu größeren Tropfen zusammenzuschließen. Die äußere Filtermediumstufe 252 verwendet vorzugsweise die Technik der Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Koaleszenz, um jegliches enthaltenes Wasser zu größeren Wassertropfen zusammenzuführen. Der Kraftstoff neigt dazu aufzusteigen und die Wassertropfen fallen herunter, wodurch dem Motor 108 sauberer Kraftstoff zugeführt wird. Das Koaleszierfiltermedium kann auf Zellulose, Zellulose/Glas-Verbundmaterial, schmelzgeblasenen Medien, luftgelegten Medien, nassgelegten Medien, gewebten Medien, vliesartigen Medien, Membranmedien oder einer synthetischen Zusammensetzung einer oder mehrerer der vorgenannten Medienarten basieren. Es versteht sich, dass die äußere Filtermediumstufe 252 und die innere Filtermediumstufe 254 auch Partikel aus dem Kraftstoffstrom ausfiltern.
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In das Filterelement 250 eingeführter Kraftstoff passiert eine Außenfläche 253 der äußeren Filtermediumstufe 252. Indem der Kraftstoff sich durch die äußere Filtermediumstufe 252 bewegt, werden Wassertröpfchen vereinigt, vorzugsweise durch Koaleszieren, um zu größeren Wassertropfen zu werden. Darüber hinaus werden Verunreinigungen in dem Kraftstoff ebenfalls durch die äußere Filtermediumstufe 252 aufgefangen. Sowie der Kraftstoff und die Wassertropfen durch einen Innenflächenbereich 255 der äußeren Filtermediumstufe 252 austreten, trennen sich die Wassertropfen von dem Kraftstoff und strömen nach unten zum Boden des Filterelements 250. Kraftstoff oder Flüssigkeit strömt weiter zur inneren Filtermediumstufe 254 und das Wasser setzt sich ab oder strömt abwärts zum Boden des Spalts 294.
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In einer Ausgestaltung hat die untere Stirnplatte 258 Öffnungen oder Durchlässe, die es dem Wasser ermöglichen, aus dem Filterelement 250 herauszuströmen. Zwischen der äußeren Filtermediumstufe 252 und der inneren Filtermediumstufe 254 existiert ein Spalt 294, der bei der Abtrennung von Wasser aus dem Kraftstoff hilft, indem er es Partikeln ermöglicht, weiter zu koaleszieren, beispielsweise aufgrund von zwischen den Partikeln wirkenden Kräften und Wechselwirkungen und anderen Kräften wie etwa der Schwerkraft und einer Wechselwirkung mit anderen Oberflächen. In einer Ausgestaltung umfasst das äußere Koaleszierfiltermedium 252 ein mehrlagiges Filtermedium.
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In einer anderen Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein Wasser adsorbierendes, ein Wasser abtrennendes oder ein Wasser koaleszierendes Medium, welches jegliche Wassertröpfchen aus dem Kraftstoffstrom entfernt, adsorbiert oder abtrennt, die unter Umständen nicht zu der Unterseite des Spalts 294 strömen. Ferner umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein Partikelfiltermedium, welches Partikel aus dem Fluid- oder Kraftstoffstrom entfernen kann. Während das Fluid die innere Filtermediumstufe 254 passiert, fängt das Wasser adsorbierende Medium die Wassertröpfchen auf und entfernt sie dadurch aus dem Kraftstoffstrom, beispielsweise durch eine Saugwirkung oder durch eine Oberflächenströmung oder durch eine Kombination dieser und/oder anderer Techniken. In einer Ausgestaltung kann die Außenseite der Filtermediumstufe 254 mit einem Wasser abweisenden Stoff beschichtet sein oder kann ihn enthalten oder kann hydrophob sein, was Wasser noch mehr dazu bringt, sich durch den Spalt 294 zum Boden des Filterelements 250 zu bewegen. Es versteht sich somit, dass die äußere Filtermediumstufe 252 Wassertröpfchen veranlassen kann, aus dem Kraftstoffstrom herauskoalesziert zu werden.
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Die Wassertröpfchen bewegen sich zu einer Unterseite des Filterelements 250 und der Kraftstoff strömt weiter durch die innere Filtermediumstufe 254. In einer anderen Ausgestaltung kann der Separator eine hydrophobe Außenseite der Filtermediumstufe 254 mit wenigstens einer stromabwärts befindlichen Absorbierschicht aufweisen, beispielsweise eine Lage eines Filtermediums, die ein Wasser absorbierendes Polymer oder ähnliches Material enthält. Bei dieser Ausgestaltung wird die hydrophobe Außenseite der Filtermediumstufe 254 passierendes Wasser von der Wasser absorbierenden Schicht absorbiert werden, wodurch sie anschwillt und den Filterwiderstand erhöht. Wenn die Wassermenge und der entsprechende Druckverlust zu hoch werden, wird der Durchfluss zum Motor gedrosselt und der Motor hört auf zu laufen, wodurch der Motor vor den schädlichen Auswirkungen des Wassers geschützt wird. In einer anderen Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein mehrlagiges Filtermedium, welches viele miteinander kombinierte Filtermediumlagen aufweist, um das Wasser abtrennende Medium 254 zu bilden. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein mehrlagiges Filtermedium, welches viele miteinander kombinierte Filtermediumlagen aufweist, um das Wasser abtrennende Medium 254 zu bilden und Wassertröpfchen aufzufangen, die die äußere Filtermediumstufe 252 und den Spalt 294 passieren, und sie zu größeren Tropfen zu koaleszieren, die durch Absetzen oder stromabwärts des Separators 254 entfernt werden können. In diesem Fall kann die Außenseite der Filtermediumstufe 254 hydrophob sein, um große Wassertröpfchen noch mehr dazu zu bringen, sich durch den Spalt 294 zum Boden des Filterelements 250 zu bewegen, und kann von anschließenden hydrophoben oder hydrophilen Schichten gefolgt sein, um ein Koaleszieren zu verbessern.
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In einer noch anderen repräsentativen Ausgestaltung umfasst die innere Filtermediumstufe 254 ein Koaleszierfiltermedium, welches Wasser koaleszieren lässt, das durch die äußere Filtermediumstufe 252 und den Spalt 294 hindurchgelangt. Somit umfassen in dieser Ausgestaltung die äußere Filtermediumstufe 252 und die innere Filtermediumstufe 254 Wasserkoaleszierstufen oder, mit anderen Worten, das Filterelement 250 enthält zwei Koaleszierstufen. In anderen Ausgestaltungen kann die äußere Filtermediumstufe 252 Partikelentfernungsfiltermedien enthalten und die innere Filtermediumstufe 254 kann Koaleszierfiltermedien enthalten. Das koaleszierte Wasser wird sich nach unten bewegen und das Fluid oder der Kraftstoff wird sich nach oben bewegen, bevor er in die Flüssigkeitskammer 281 eintritt. Somit wird sauberes Fluid oder wasserfreier Kraftstoff in die Flüssigkeitskammer 281 eintreten, um stromabwärts verwendet zu werden. Wie bei den vorhergehenden Ausgestaltungen fangen sowohl die äußere als auch die innere Filtermediumstufe 252 bzw. 254 neben dem Koaleszieren von Wasser Partikel auf.
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Alle hierin offenbarten Ausführungsformen können Filtermediumstufen enthalten, die dazu in der Lage sind, zu koaleszieren, Wasser zu adsorbieren, Wasser abzutrennen und/oder Partikel aufzufangen. Insbesondere können, da sie mehrere Filtermediumlagen aufweisen, die äußere und die innere Filtermediumstufe 252, 254 dazu gestaltet sein, Wasser zu koaleszieren, das koaleszierte Wasser zu adsorbieren, Wasser abzutrennen und Partikel aufzufangen. Jede Lage der Filtermediumstufen 252, 254 kann dazu ausgelegt sein, unterschiedliche Funktionen auszuführen.
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Bezugnehmend auf die 3 und 4 ist ein Filter 300 wiedergegeben, der das Filterelement 250 enthält. Der Filter 300 hat einen Außenmantel oder ein Gehäuse 302, welches das Filterelement 250 aufnimmt. Ein oberer Abschnitt 304 des Mantels 302 enthält eine äußere Dichtung 306, eine Gewindemutterplatte 308 und eine innere Dichtung 310. Die Dichtungen 306, 310 und die Gewindemutterplatte 308 haben eine allgemein zylindrische Gestalt. Die innere Dichtung 310 ist fest an einer Oberseite 312 der oberen Stirnplatte 256 angebracht. Die innere Dichtung 310 umfasst ein L-förmiges Segment 314, das mit einem L-förmigen Segment 316 der oberen Stirnplatte 256 korrespondiert.
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Die Gewindemutterplatte 308 hat einen mit Innengewinde versehenen zylindrischen Teil 318, der von einem zentralen Bereich eines Basisabschnitts 320 nach oben hervorsteht. Der Gewindeteil 318 hat einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt 322. Ein äußerer Auskragungsabschnitt 324 der Gewindemutterplatte 308 verläuft vom Basisabschnitt 320 aufwärts und auswärts zu einer Innenwand 326 des Mantels 302. Der Mantel 302 kann ein permanentes oder ein Einweggehäuse aufweisen, das aus unterschiedlichen Materialien hergestellt ist. Von einem Ende des Auskragungsabschnitts 324 steht ein Flansch 328 nach oben hervor. Ein oberer Abschnitt 330 des Mantels 302 übergreift einen oberen Abschnitt des Flansches 328, um den Mantel 302 am Flansch 328 des Auskragungsabschnitts 324 zu befestigen.
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Die äußere Dichtung 306 ist mit einem äußeren oberen Rand 332 des Mantels 302 verbunden und umfasst ein abwärts verlaufendes Segment 334, das mit einem inneren Rand 336 der Gewindemutterplatte 308 verbunden ist. Die äußere Dichtung 306 dichtet den Filter 300 gegenüber einem zugehörigen mit Außengewinde versehenem Anschluss (nicht dargestellt) im Strömungsweg des Kraftstoffzufuhrsystems 110 ab. Die innere Dichtung 310 schafft eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Stirnkappe 256 und der Gewindemutterplatte 308.
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Der Auskragungsabschnitt 324 hat mehrere Öffnungen 338 über den Umfang des Auskragungsabschnitts 324 verteilt. Im Betrieb tritt Kraftstoff durch die Öffnungen 338 in die äußere Filtermediumstufe 252 ein. Der Kraftstoff strömt dann weiter durch die Außenseite der äußeren Filtermediumstufe 252. Anschließend verlässt der Kraftstoff die äußere Filtermediumstufe 252 und strömt in den Spalt 294, wo die von dem koaleszierenden Medium erzeugten Wassertröpfchen sich nach unten bewegen, während der Kraftstoff sich nach oben bewegt. Der Kraftstoff tritt daraufhin in die innere Filtermediumstufe 254 ein, in der vorzugsweise jegliches verbleibende Wasser aus dem Kraftstoffstrom entfernt wird.
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Zurückkommend auf 3 hat die obere Stirnkappe 256 des Filterelements 250 eine Oberseite 340 mit einem inneren Durchmesser 342 und einem äußeren Durchmesser 344. Ein Außenrand 346 der oberen Stirnkappe 256 hat einen ersten Flansch 348, der vom Außenrand 346 eine vorbestimmte Distanz nach unten ragt. Der Flansch 348 befestigt einen Teil eines Außenrandes 350 der äußeren Filtermediumstufe 252 in dem ersten Flansch 348. Ein inneres Segment 352 der oberen Stirnkappe 256 verläuft von einem inneren Rand 354 der oberen Stirnkappe 256 zu einem Bodenabschnitt 356, um vorzugsweise eine innere Anschlusskammer 358 zu bilden.
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Das innere Segment 352 umfasst auch ein abwärts verlaufendes Segment 359, das einen Flansch bildet, der an der Außenseite 296 der inneren Filtermediumstufe 254 befestigt ist. Ein zweiter Flansch 360 ist an einem Innenrand 362 des Bodenabschnitts 356 angeordnet und erstreckt sich vom Innenrand 362 abwärts. Der zweite Flansch 360 hält den oberen Abschnitt 268 der inneren Filtermediumstufe 254 an Ort und Stelle und ist mit einem inneren Rand 364 der inneren Filtermediumstufe 254 verbunden. Der zweite Flansch 360 definiert ein Loch bzw. eine Öffnung, das bzw. die zur Flüssigkeitskammer 281 führt. Der äußere Flansch 348, das abwärts verlaufende Segment 359 und der innere Flansch 360 bilden U-förmige Aufnahmen gleich oder ähnlich den im Zusammenhang mit der unteren Stirnkappe 258 dargestellten. Die U-förmigen Aufnahmen sind wie dargestellt fest an entsprechenden Enden der Filtermediumstufen 252, 254 angebracht. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform U-förmige Aufnahmen offenbart sind, können die Aufnahmen in anderen Ausführungsbeispielen andere Formen haben.
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Bezugnehmend auf die 5 bis 8 hat in einer anderen Ausgestaltung die obere Stirnkappe 256 einen äußeren Flansch 400 und eine Oberseite 426. Der Flansch 400 ist an der Außenseite 401 der äußeren Filtermediumstufe 252 befestigt. Ein Basisdeckelteil 402 mit einer zylindrischen Außenwand 404 und einem Boden 406 ist an eine Oberseite 408 der inneren Filtermediumstufe 254 angebunden. Das Basisdeckelteil 402 hat einen inneren Flansch 410 und ein unterer Abschnitt 412 der zylindrischen Außenwand 404 legt einen äußeren Flansch 414 fest, der an einer Seite 416 der inneren Filtermediumstufe 254 befestigt ist. Der innere Flansch 410 definiert eine Öffnung 417 zur Flüssigkeitskammer 281.
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Ein oberes Deckelteil 418 mit einem abwärts verlaufenden Flansch 420, einem Mittelabschnitt 422 und einem aufwärts verlaufenden Flansch 424 ist mit der Oberseite 426 der oberen Stirnkappe 256 verbunden. Der abwärts verlaufende Flansch 420 erstreckt sich von einem Rand des Mittelabschnitts 422 abwärts und ist an der Innenseite eines oberen Abschnitts der äußeren Wand 404 des Basisdeckelteils 402 befestigt. Das innere Deckelteil 418 kann mit der Oberseite 426 und der Außenwand 404 des Basisdeckelteils 402 auf verschiedene Arten verbunden sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen in Klebstoff, oder Ultraschall- oder thermisches Schweißen. Eine zylindrische Dichtung 428 ist fest an einem unteren Abschnitt 430 eines Flansches 420 angebracht, der sich nach unten zum Boden 406 des Basisdeckelteils 402 erstreckt.
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Eine Gewindemutterplatte 308 ist mit dem oberen Flansch 424 des oberen Deckelteils 418 verbunden. Ein unterer Abschnitt 434 des äußeren Auskragungsabschnitts 324 und ein unterer Abschnitt 436 der Basis 320 sind fest am oberen Deckelteil 418 angebracht. Der nach oben verlaufende Flansch 424 und die Basis 320 können mit dem inneren Deckelteil 418 auf verschiedene Arten verbunden sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einstecken- oder betten, Vergießen in Klebstoff oder thermisches oder Ultraschallschweißen. Ein Außenrand 438 des äußeren Auskragungsabschnitts 324 ist mit einer Innenseite 441 des Mantels 302 verbunden. Der Außenrand 438 positioniert die Stirnkappe 256 solchermaßen, dass zwischen dem Flansch 400 und dem Mantel 302 ein Strömungsweg 440 gebildet wird. Somit tritt im Betrieb Kraftstoff durch die Öffnungen 338 der Gewindemutterplatte 308 ein und bewegt sich in eine Flüssigkeitskammer 442, wo sie durch einen Strömungsweg 440 zur äußeren Filtermediumstufe 252 geleitet wird.
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Zurückkommend auf 4 umfasst ein unterer Abschnitt 380 des Mantels 302 eine Feder 382, die in einem Innenraum 384 des Mantels 302 angeordnet ist. Die Feder 382 steht in Verbindung mit einer Innenseite 386 des Mantels 302 und einer Unterseite 388 des unteren Bodenabschnitts 390. Die Feder 382 bringt eine nach oben gerichtete Kraft auf die Unterseite 388 des unteren Bodenabschnitts 390 auf, um die Stirnplatte 256 gegen das obere Deckelteil 418, das obere Deckelteil 418 gegen die Gewindemutterplatte 308 und die Gewindemutterplatte 308 gegen den gekrümmten Abschnitt des Mantels 302 zu drücken. Dies hilft weiter dabei, alle der entsprechenden Bauteile oder Elemente aneinander festzulegen.
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Gemeinsam bezugnehmend auf die 6 und 7 wird ein Abschnitt des in 5 wiedergegebenen Filterelements 250 genauer dargestellt. Das Basisdeckelteil 402 ist mit der Oberseite 408 der inneren Filtermediumstufe 254 verbunden. Das Basisdeckelteil 402 hat gegenüberliegende Flansche 410, 414, die sich vom äußeren und inneren Rand des Bodens 406 des Basisdeckelteils 402 nach unten erstrecken. Das Basisdeckelteil 402 weist auch ein nach oben verlaufendes Segment 404 auf, das sich von einem Außenrand 412 des Bodens 406 vertikal nach oben erstreckt. Der Flansch 414 befestigt den Außenrand der inneren Filtermediumstufe 254 am Basisdeckelteil 402. Der Boden 406, der äußere Flansch 414 und der innere Flansch 410 bilden eine U-förmige Aufnahme, die das Basisdeckelteil 402 am oberen Abschnitt der inneren Filtermediumstufe 254 befestigt.
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Das nach oben verlaufende Segment 404 des Basisdeckelteils 402 legt eine zylindrische obere Kammer 443 fest. Der innere Flansch 410 des Basisdeckelteils 402 definiert eine zylindrische untere Öffnung 417. Das Basisdeckelteil 402 weist auch mehrere ovale Löcher 445 auf, die nahe einem oberen Rand 447 des nach oben verlaufenden Segments 404 angeordnet sind. Wie im Folgenden erläutert, kann Vergussmaterial oder Klebstoff in und um die Öffnungen 445 herum angeordnet werden, um das Basisdeckelteil 402 am Außenrand der äußeren Filtermediumstufe 252 zu befestigen.
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Bezugnehmend auf 8 ist ein Abschnitt des in den 6 und 7 wiedergegebenen Filterelements 250 innerhalb eines Abschnitts eines Filters 550 angeordnet dargestellt. Wie gezeigt ist ein innerer Abschnitt 552 des Basisdeckelteils 402 mit einer Schicht Vergussmaterial 554 bedeckt worden. Das Vergussmaterial 554 bildet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Basisdeckelteil 402 und dem oberen Deckelteil 418 des Filters 550. Eine zweite Schicht Vergussmaterial 556 kann dazu verwendet werden, eine innere Verbindung 558 abzudichten, an der das innere Deckelteil 418 an die Unterseite der Gewindemutterplatte 308 stößt. Ein Flüssigkeitszufuhrrohr 560 ist als sich durch die Öffnung 417 im Basisdeckelteil 402 erstreckend und nach unten in die Flüssigkeitskammer 281 ragend dargestellt.
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Bezugnehmend auf 9 ist eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 250 dargestellt. Das Filterelement 250 umfasst eine innere Filtermediumstufe 600 und eine äußere Filtermediumstufe 602, die radial nach außen von der inneren Filtermediumstufe 600 beabstandet ist. Wie zuvor erläutert ist die äußere Filtermediumstufe 602 aus einem Material gebildet, welches dazu in der Lage ist, in einem Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom enthaltenes freies Wasser und emulgiertes Wasser zu koaleszieren. Die innere Filtermediumstufe 600 besteht aus einem Wasser abtrennenden Medium, welches Wasser aus dem Kraftstoffstrom abtrennen kann, so dass Wasser nicht nach stromabwärts strömt, wo der Kraftstoff verwendet wird. Darüber hinaus sind die äußere Filtermediumstufe 602 und die innere Filtermediumstufe 600 dazu in der Lage, unerwünschte Partikel aus dem Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom zu entfernen oder aufzufangen.
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In anderen Ausgestaltungen ist die innere Filtermediumstufe 600 aus einem Material gebildet, welches dazu in der Lage ist, in einem Kraftstoff- oder Flüssigkeitsstrom enthaltenes freies Wasser und emulgiertes Wasser zu koaleszieren. Somit können sowohl die äußere Filtermediumstufe 602 als auch die innere Filtermediumstufe 600 koaleszierende Filtermedien enthalten. In dieser Ausgestaltung hat das Filterelement 250 somit zwei Filterstufen, die Wasser koaleszierend wirken. In einer anderen repräsentativen Ausgestaltung umfasst die äußere Filtermediumstufe 602 Partikelfiltermedien und die innere Filtermediumstufe 600 umfasst koaleszierende Filtermedien. Die innere Filtermediumstufe 600 und die äußere Filtermediumstufe 602 fangen ferner unerwünschte Partikel aus dem Flüssigkeits- oder Kraftstoffstrom auf.
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Die innere Filtermediumstufe 600 erstreckt sich zwischen einer ersten unteren Stirnkappe 604 und einer oberen Endplatte 606. Die erste untere Stirnkappe 604 weist ein Paar gegenüberliegender Flansche 608 auf, die sich von einem Bodenabschnitt 610 der ersten unteren Stirnkappe 604 nach oben erstrecken. Die Flansche 608 und der Bodenabschnitt 610 bilden ein U-förmiges Eingriffsbauteil 612, das an einem unteren Abschnitt 614 der inneren Filtermediumstufe 600 befestigt ist. Die innere Filtermediumstufe 600 kann in dem U-förmigen Eingriffsbauteil 612 und an einer Unterseite 616 der oberen Endplatte 606 durch verschiedene Befestigungsverfahren befestigt sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen mit Klebstoff und Ultraschall- oder thermisches Schweißen. Obwohl hier U-förmige Eingriffsbauteile 612 offenbart sind, ist es denkbar, dass die Eingriffsbauteile 612 bei anderen Ausführungsbeispielen andere Formen haben können.
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Die äußere Filtermediumstufe 602 erstreckt sich zwischen einer zweiten unteren Stirnkappe 618 und der oberen Endplatte 606. Die zweite untere Stirnkappe 618 weist ein Paar gegenüberliegender Flansche 620 auf, die sich von einem Bodenabschnitt 622 der zweiten unteren Stirnkappe 618 nach oben erstrecken. Die Flansche 620 und der Bodenabschnitt 622 bilden ein U-förmiges Eingriffsbauteil 624, das an einem unteren Abschnitt 626 der äußeren Filtermediumstufe 602 befestigt ist. Die äußere Filtermediumstufe 602 kann in dem U-förmigen Eingriffsbauteil 624 und an der Unterseite 616 der oberen Endplatte 606 mittels verschiedener Anbringungsverfahren befestigt sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einstecken oder
-betten, Vergießen mit Klebstoff und Schweißen.
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Die äußere Filtermediumstufe 602 hat eine Länge, die größer ist als die der inneren Filtermediumstufe 600. Die Längendifferenz bildet einen Spalt 605 zwischen einer Unterseite 601 der inneren Filtermediumstufe 600 und einer Unterseite 603 der äußeren Filtermediumstufe 602. Ein horizontaler oder radialer Spalt 652 besteht zwischen einem Außenrand 650 der inneren Filtermediumstufe 600 und einem Innenrand 654 der äußeren Filtermediumstufe 602. Der Radialspalt 652 ermöglicht es Wasser, das in der äußeren Filtermediumstufe 602 koalesziert ist, sich nach unten zu bewegen, sobald die von der äußeren Filtermediumstufe 602 gebildeten Wassertröpfchen aus der äußeren Filtermediumstufe 602 austreten.
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Obwohl nicht dargestellt, kann das Filterelement 250 in einem Mantel 302 angeordnet sein, der eine Gewindemutterplatte 308 ähnlich der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen Offenbarten aufweist. Die obere Endplatte 606 hat einen Flansch 628, der sich von einem Bodenabschnitt 630 der oberen Endplatte 606 nach unten erstreckt. Ein Abschnitt eines Außenrands 632 der äußeren Filtermediumstufe 602 ist mit dem Flansch 628 der oberen Endplatte 606 verbunden.
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Bezugnehmend auf 10 ist eine Schnittansicht eines weiteren repräsentativen Filterelements 700 dargestellt. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen hat das Filterelement 700 eine innere Filtermediumstufe 702 und eine äußere Filtermediumstufe 704. Die äußere Filtermediumstufe 704 koalesziert Wasser, so dass das Wasser größere Wassertröpfchen bildet, und die innere Filtermediumstufe 702 trennt jegliches Wasser ab, das nach dem Verlassen der äußeren Filtermediumstufe 704 verbleibt. Wie zuvor erläutert, bewegen sich Wassertröpfchen, die aus der Filtermediumstufe 704 austreten, nach unten zu einer Unterseite 706 des Filterelements 700. Alle Wassertröpfchen, die den unteren Flächenbereich 706 des Filterelements 700 nicht erreichen, treten in die innere Filterstufe 702 ein, die sie aus dem Kraftstoffstrom entfernt. Darüber hinaus entfernen die innere Filtermediumstufe 702 und die äußere Filtermediumstufe 704 unerwünschte Partikel aus dem Flüssigkeitsstrom.
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Das Filterelement 700 umfasst eine obere Endplatte oder einen Deckel 708 und eine untere Endplatte oder einen Deckel 710. Die obere Endplatte 708 hat ein oberes Deckelsegment 712 und ein unteres Deckelsegment 714. Das obere Deckelsegment 712 ist allgemein zylindrisch und weist ein kreisförmiges, männliches Anschlussteil 716 auf, das von einer Unterseite 718 des oberen Deckelsegments 712 nach unten hervorsteht. Das untere Deckelsegment 714 ist ebenfalls allgemein zylindrisch und hat einen kleineren Durchmesser als das obere Deckelsegment 712. Das untere Deckelsegment 714 hat ein kreisförmiges, weibliches Anschlussteil 720, das von einer Unterseite 722 des unteren Deckelsegments 714 nach unten hervorsteht. Das männliche Anschlussteil 716 des oberen Deckelsegments 712 ist fest innerhalb des weiblichen Anschlussteils 720 des unten Deckelsegments 714 angebracht.
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Ein oberer Abschnitt 724 der inneren Filtermediumstufe 702 ist mit der Unterseite 718 des oberen Deckelsegments 712 verbunden. Ein oberer Abschnitt 726 der äußeren Filtermediumstufe 704 ist mit der Unterseite 722 des unten Deckelsegments 714 verbunden. Die Filtermediumstufen 702, 704 können mit dem oberen und dem unteren Deckelsegment 712, 714 auf verschiedene Arten verbunden sein, einschließlich aber nicht beschränkt auf Einstecken oder -betten, Vergießen mit Klebstoff oder Ultraschall- oder thermisches Schweißen.
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Die untere Endplatte 710 kann ein einstückiges Teil umfassen, das eine erste U-förmige Aufnahme 728 und eine zweite U-förmige Aufnahme 730 aufweist. Die erste U-förmige Aufnahme 728 dient dazu, einen unteren Abschnitt 732 der äußeren Filtermediumstufe 704 an der unteren Endplatte 710 zu befestigen. Die zweite U-förmige Aufnahme 728 dient dazu, einen unteren Abschnitt 734 der inneren Filtermediumstufe 702 an der unteren Endplatte 710 zu befestigen. Die erste U-förmige Aufnahme 728 hat einen äußeren Flansch 736, der von einem Bodenabschnitt 738 der unteren Endplatte 710 nach oben hervorsteht. Ein zweiter Flansch 740 ragt von ungefähr dem Mittelteil der unteren Endplatte 710 nach oben hervor. Die erste und die zweite U-förmige Aufnahme 728, 730 teilen sich den zweiten Flansch 740. Obwohl hier U-förmige Aufnahmen offenbart sind, sind anders geformte Aufnahmen denkbar.
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Ein dritter Flansch 742 steht von einem zweiten Bodenabschnitt 744 der zweiten U-förmigen Aufnahme 730 nach oben hervor. Der dritte Flansch 742 bildet eine Öffnung 746 in der unteren Endplatte 710, so dass ein Flüssigkeitsleitungsrohr 560 (beispielsweise wie in 8 gezeigt) in einen Innenraum 748 eingeführt werden kann, der durch die innere Filtermediumstufe 702 festgelegt ist. Eine Dichtung 750 ist fest an einem äußeren Abschnitt des dritten Flansches 742 und einem unteren Abschnitt 752 des zweiten Bodenabschnitts 744 angebracht. Die Dichtung 750 schafft eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Filter 700 und dem Flüssigkeitsleitungsrohr 560.
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Bezugnehmend auf die 10 und 11 hat, um die Wasserabtrennung bei Flüssigkeitsanwendungen zu unterstützen, die innere Filtermediumstufe 702 eine erste Länge („L1“) und die äußere Filtermediumstufe 704 eine zweite Länge („L2“), die länger als die erste Länge L1 ist. Die Differenz zwischen der ersten Länge L1 und der zweiten Länge L2 ergibt einen vertikalen Spalt 754 zwischen dem Boden der inneren Filtermediumstufe 702 und dem Boden der äußeren Filtermediumstufe 704. Eine Vielzahl unterschiedlicher Spaltgrößen ist denkbar. Ein sich horizontal erstreckender Raum oder Radialspalt 756 ist zwischen der inneren Filtermediumstufe 702 und der äußeren Filtermediumstufe 704 vorgesehen. Der zweite Flansch 740 der unteren Endplatte 710 kann mehrere Öffnungen 758 aufweisen, die es Wasser erlauben, aus der Bodenfläche des Filterelements 700 durch die untere Endplatte 710 auszuströmen.
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Zwar ist die Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung dargestellt und genau beschrieben worden, jedoch ist selbige als erläuternd und nicht beschränkend anzusehen, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind und dass alle Änderungen und Abwandlungen, die im Rahmen der Erfindung liegen, geschützt sein sollen. Es sollte verstanden werden, dass obschon der Gebrauch von Wörtern wie bevorzugt, vorzugsweise oder noch bevorzugter, die in der vorstehenden Beschreibung verwendet wurden, angeben, dass das so beschriebene Merkmal wünschenswerter sein kann, es dennoch nicht erforderlich sein kann und Ausführungsformen ohne es als im Rahmen der Erfindung angesehen werden können, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche festgelegt ist. Beim Lesen der Ansprüche soll die Verwendung von Wörtern wie „ein“, „eine“, „zumindest ein“ oder „zumindest ein Teil“ keine Absicht bedeuten, den Anspruch auf nur ein einziges Teil einzuschränken, außer speziell in dem Anspruch abweichend angegeben. Bei Verwendung der Begriffe „zumindest ein Teil“ und/oder „ein Teil“ kann der Gegenstand einen Teil und/oder den gesamten Gegenstand umfassen, außer speziell abweichend angegeben.