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DE19905969A1 - Brennstoff-Filter für das Tankinnere - Google Patents

Brennstoff-Filter für das Tankinnere

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DE19905969A1
DE19905969A1 DE19905969A DE19905969A DE19905969A1 DE 19905969 A1 DE19905969 A1 DE 19905969A1 DE 19905969 A DE19905969 A DE 19905969A DE 19905969 A DE19905969 A DE 19905969A DE 19905969 A1 DE19905969 A1 DE 19905969A1
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filtration
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filaments
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DE19905969A
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Hugh G Chilton
William L Zehnpfennig
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Cummins Filtration Inc
Original Assignee
Kuss Corp
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Priority to JP05121399A priority patent/JP4350193B2/ja
Priority to FR9902506A priority patent/FR2790518B1/fr
Priority to GB9905990A priority patent/GB2347876B/en
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Abstract

Ein Tankinnen-Brennstoffilter umfaßt einen Körper mit oberen und unteren Paneelen mit einer äußeren Hülle oder Schicht eines extrudierten Maschensubstrats, ferner Schichten von spinnbondierten und schmelzgeblasenen Filtrationsmedien, und ein Fitting zum Montieren des Filters an einem Pumpeneinlaß einer Tankinnen-Brennstoffpumpe. Die äußere Schicht des Körpers ist extrudiertes Maschenmaterial, das das allgemeine Erscheinungsbild eines gewebten Gewebes hat, jedoch an jeder Filamentüberschneidung Verbindungen hat. Diese äußere Schicht schützt die feineren inneren Filtrationsschichten, die eine erste Schicht aus spinnbondiertem Material und eine Schicht aus schmelzgeblasenem Filtrationsmedium umfassen, das kleinere Porengrößen definiert, und schließlich eine zweite Schicht aus spinnbondiertem Material. Das Montierfitting ist hergestellt aus einem brennstoffverträglichen Material und kann entweder eine mehrteilige Vorrichtung sein oder an einem der Filterpaneele in-situ geformt werden. Im Inneren des Filters sind separierende Rippen oder ein Stopfen vorgesehen, um den Kollaps des Filters zu verhindern und den Abzug des Brennstoffs durch das Montierfitting zu verbessern.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Brennstoff-Filter für das Tankinnere und im besonderen auf einen Brennstoff-Filter für das Tankinnere, der Schichten aus spinn­ bondierten und schmelzgeblasenen Filtermedien und eine äußere Hülle eines extru­ dierten Maschensubstrats hat.
Das Bedürfnis des modularen Zusammenbaus bei der Motorfahrzeugherstellung, das von den Automobilherstellern zunehmend gefordert und praktiziert wird, hat das De­ sign und die Komponentenausstattung von Fahrzeugen in mehreren Aspekten beein­ flußt. Bezüglich Brennstoffsystemen, und insbesondere der Brennstoffzufuhr- und Fil­ trierkomponenten, haben sich Brennstoff-Filter geändert von einem Einzeleinbau in der Montagelinie typischerweise mit einer Anordnung unter der Motorhaube und be­ nachbart zum Vergaser, wie in US-A-4 036 758 offenbart, zu modularen Designs, gemäß denen ein Filter, eine Brennstoffpumpe und ein Brennstoff-Füllstandssensor eine Einrichtung konstituieren, die innerhalb des Brennstofftanks angeordnet ist und darin festgelegt wird. Ein derartiger Tankinnenfilter wird in US-AA 961 850 beschrie­ ben.
Typischerweise umfassen solche Tankinnenfilter eine einzige Schicht eines gewebten Nylon-, Polyester- oder Acetal-Gewebes, das gefaltet und entlang seiner Ränder durch Hitze, Radiofrequenz oder Ultraschallenergie versiegelt wird. Um die Fähigkeit zum Filtrieren kleiner Partikel zu verbessern, kann die äußere gewebte Gewebe­ schicht ergänzt werden durch eine innere Nonwovenschicht mit kleineren Poren, die die Filtrationsfähigkeit für kleine Partikel verbessern. Wenn die vergleichsweisen Po­ rengrößen der äußeren und inneren Schichten und die Filtrationsfähigkeit für partikel­ förmiges Material wie für solche Filter erforderlich, gegeben sind, dann bringt die Au­ ßenschicht tatsächlich wenig unter dem Gesichtspunkt der Filtration. Sie ist primär eher dazu vorgesehen, die Nonwoven-Innenschichten eine dauerhafte schützende und zweckmäßige Abdeckung zu schaffen.
Ein solcher Schutz ist auch notwendig, da solche Tankinnenfilter entweder am Ende eines Ansaugrohres oder direkt am Einlaß einer Tankinnen-Brennstoffpumpe ange­ ordnet sind. Um die maximal mögliche Entnahme von Brennstoff aus dem Tank zu erzielen, wird der Filter bei der Grundfläche des Brennstofftanks positioniert, und in einigen Fällen sogar gegen die Grundfläche gepreßt. In dieser Kondition wird die un­ tere Fläche des Brennstoff-Filters aufgrund der kleinen, jedoch unvermeidbaren rela­ tiven Bewegungen zwischen dem Filter und der Grundfläche des Brennstofftanks ei­ ner abrasiven Aktion unterworfen.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung von Problemen gerichtet, die sich mit solchen Typen von Filterinstallationen ergeben, gewährleistet die Filtrationsfähigkeit bezüglich kleiner Partikel mittels schmelzgeblasener Filtrationsmedien und erbringt ei­ ne exzellente Abriebfestigkeit aufgrund der Inkorporation einer Außenhülle aus extru­ diertem Maschensubstrat.
Ein Brennstoff-Filter für das Tankinnere umfaßt einen Körper mit oberen und unteren Paneelen, von denen jedes eine äußere Hülle oder eine Schicht aus extrudiertem Maschensubstrat aufweist, ferner eine oder mehrere Schichten von spinnbondierten und/oder schmelzgeblasenen Filtrationsmedien, und ein Fitting zum Montieren des Filters an einem Pumpeneinlaß im Inneren des Tanks. Die äußere Schicht des Pa­ neels ist extrudiertes Maschenmaterial, das das allgemeine Erscheinungsbild eines gewebten Gewebes hat, jedoch Verbindungen bei jeder Filamentüberschneidungen besitzt. Diese äußere Schicht schützt die feineren, inneren Filtrationsschichten, die eine erste Lage aus spinnbondiertem Material, eine Lage eines schmelzgeblasenen Filtra­ tionsmediums, das kleinere Porengrößen definiert, und eine zweite Lage spinnbon­ dierten Materials umfaßt. Das spinnbondierte (spun bonded) Material wirkt als ein re­ lativ grober Filter für Partikel, während die eine oder die mehreren Schichten des schmelzgeblasenen Materials feinere Partikel zurückhalten und dadurch eine gradu­ ierte oder stufenweise Filtration erbringen, d. h., eine Tiefenmediums-Filtration.
Das Montierfitting ist hergestellt aus einem brennstoffverträglichen Material und kann entweder eine mehrteilige Vorrichtung sein oder an einer der Filterpaneele in-situ ge­ formt sein. Trennrippen oder ein Stopfen können bzw. kann im Inneren des Filters vorgesehen sein, um dessen Kollaps zu verhindern und um den Brennstoffabzug durch das Montierfitting zu verbessern.
Drei alternative Ausführungsformen der Filterkörper-Paneele umfassen die äußere Schicht aus extrudiertem Maschensusbtrat und unterschiedliche Kombinationen von spinnbondierten und schmelzgeblasenen Filtrationsmaterialien.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoffilter anzugeben, der eine äußere Hülle auf extrudiertem Maschensubstrat besitzt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoffilter anzugeben, der eine oder mehreren Schichten aus Nonwoven-Filtrationsmedien be­ sitzt.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoff­ filter anzugeben, der eine äußere Schicht eines extrudierten Maschensubstrats und eine oder mehrere innere Schichten aus spinnbondierten und schmelzgeblasenen Filtrationsmedien besitzt.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoff­ filter anzugeben, der eine exzellente Abrasions-Widerstandsfähigkeit erbringt, wenn er im Kontakt mit dem Grund eines Brennstofftanks angeordnet ist.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoff­ filter anzugeben, der aufgrund einer äußeren Hülle aus extrudiertem Substrat exzel­ lente Dimensions- und Formstabilität erbringt, und zwar aufgrund von Verschweißun­ gen bei im wesentlichen jeder Filamentüberschneidung oder -kreuzungsstelle.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoff­ filter anzugeben, der eine Vielzahl Nonwoven-Schichten aus Filtrationsmedien enthält, wobei die Schichten so angeordnet sind, daß sie eine stufenweise oder graduierte Fil­ tration erbringen.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tankinnen-Brennstoff­ filter anzugeben, der ein mehrteiliges oder in-situ-geformtes Fitting und ein Abstandse­ lement oder einen Stopfen aufweist, der in den Filter eingeformt ist.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen unter Bezug auf die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und die anhängen­ den Zeichnungen hervor, in denen gleiche Bezugszeichen sich jeweils auf dasselbe Merkmal, Element oder dieselbe Komponente beziehen.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrzeug-Brennstofftanks, wobei Bereiche weggebrochen sind, in welchen ein Tankinnen-Brennstoffilter gemäß der Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Tankinnen-Brennstoffilters mit Schichten eines extrudierten Maschensubstrats und Nonwoven-Filtrationsmedien gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine fragmentarische, vergrößerte Querschnittsansicht der oberen und unteren Paneele eines Tankinnen-Brennstoffilters gemäß der vorliegen­ den Erfindung und in der Schnittebene 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte fragmentarische Perspektivansicht der äußeren Hülle oder Schicht eines extrudierten Maschensubstrats eines Tankinnen- Brennstoffilters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine deutlich vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der äußeren Hülle aus extrudiertem Maschensubstrat eines Tankinnen-Brennstoffil­ ters gemäß der vorliegenden Erfindung und in Schnittebene 5-5 von Fig. 4;
Fig. 6 eine fragmentarische, vergrößerte Querschnittsansicht der äußeren Hülle und Schichten von Filtrationsmedien eines Paneels einer ersten alternativen Ausführungsform eines Tankinnen-Brennstoffilters gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine fragmentarische, vergrößerte Querschnittsansicht der äußeren Hülle und von Schichten von Filtrationsmedien eines Paneels einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Tankinnen-Brennstoffilters gemäß der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 8 eine fragmentarische, vergrößerte Querschnittsansicht der äußeren Hülle und einer Schicht eines Filtrationsmediums eines Paneels einer dritten alternativen Ausführungsform eines Tankinnen-Brennstoffilters gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 wird ein typischer Fahrzeug-Brennstofftank 10 illustriert. Der Fahrzeug- Brennstofftank 10 ist typischerweise hergestellt aus verformtem, geschweißtem Metall, blasgeformtem Kunststoff oder einem ähnlichen starren und brennstoffresistentem Material. Der Fahrzeug-Brennstofftank 10 umfaßt einen Tankstutzen 12, der Brenn­ stoff wie Benzin, Diesel, Alkoholtreibstoff oder andere alternative Brennstoffsorten von einer Quelle außerhalb des Fahrzeugs (nicht gezeigt) aufnimmt und den Treibstoff in das Innere des Fahrzeug-Brennstofftanks 10 führt. Der Fahrzeug-Brennstofftank 10 umfaßt ebenfalls typischerweise ein elektrisches Brennstoffpumpmodul 14, das ab­ gedichtet in einer Öffnung 16 im Fahrzeug-Brennstofftank 10 montiert ist und festge­ legt sein kann durch mehrere ein Gewinde aufweisende Befestigungselemente 18 oder andere Festlegungsmittel. Das elektrische Brennstoff-Pumpenmodul 14 umfaßt zweckmäßigerweise eine elektrische Brennstoffpumpe 20 und kann auch eine Brennstoff-Füllstands-Sensoreinrichtung (nicht gezeigt) enthalten. Die Brennstoff­ pumpe 20 führt den Brennstoff unter Druck zu einem Brennstoffauslaß oder einer Versorgungsleitung 22, die mit einem Motor (nicht gezeigt) des Fahrzeugs kommuni­ ziert. Ein elektrisches Kabel 24 mit einem oder mehreren Leitern stellt die elektrische Antriebsenergie für die Brennstoffpumpe 20 in Übereinstimmung mit konventioneller Technik zur Verfügung.
In den Fig. 1 und 2 umfaßt der elektrische Brennstoff-Pumpenmodul 14 auch ein her­ abhängendes, zweckmäßigerweise hohles, zylindrisches Ansaug- oder Einlaßfitting 26, das eine Einlaßöffnung definiert, welche in Fluidkommunikation mit der Ansaugsei­ te der Brennstoffpumpe 20 steht. Das zylindrische Einlaßfitting 26 nimmt eine Tankin­ nen-Brennstoffilter-Einrichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung auf und hält diese fest.
Die Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung 30 umfaßt einen Körper 32 aus einem zweckmäßigerweise gefalteten Stoffzuschnitt eines mehrlagigen oder zusammenge­ setzten Filtrationsmediums mit einer einzigen langgestreckten Faltlinie 34 und einem teilweisen peripheren Saum oder einer Versiegelung 36. Der Körper 32 ist zweckmä­ ßigerweise rechteckig und kann geformt sein aus einem einzigen Stoffzuschnitt eines zusammengesetzten Filtrationsmediums, das entlang der Faltlinie 34 gefaltet ist. Drei der Ränder können einen Rand- oder peripheren Saum oder eine Versiegelung 36 umfassen. Alternativ kann der Körper 32 eine dreieckige oder eine andere polygonale Form definieren, z. B. quadratisch, fünfeckig oder sechseckig, und zwar mit N-Rän­ dern, oder eine unregelmäßige Form mit wenigstens einem geraden Rand, wobei in diesem Fall dieser eine Rand gefaltet ist und die N-1 verbleibenden Ränder oder nicht gefalteten Bereiche durch einen Saum oder eine Versiegelung verschlossen sind. Als eine weitere Alternative kann der Körper 32 ein Paar gleich dimensionierter Filtrati­ onsmedium-Zuschnitte jeder zweckmäßigen oder gewünschten regelmäßigen Form aufweisen, z. B. runder, ovaler oder unregelmäßiger Form, die zur Gänze miteinander versiegelt sein können entlang ihrer zueinander ausgerichteten, benachbarten Um­ fänge und entlang einer Randversiegelung 36. In jedem Fall formt der Körper 32 ei­ nen inneren Raum 38, der, ausgenommen ein Auslaßfitting, geschlossen ist, und ein erstes oder oberes zusammengesetztes Paneel 40a und ein zweites oder unteres zu­ sammengesetztes Paneel 40b besitzt.
In dem ersten oder oberen zusammengesetzten Paneel 40a der Brennstoff-Filterein­ richtung 30 ist allgemein gesprochen zentral ein Auslaßfitting 42 angeordnet, das zweckmäßigerweise kreisförmig ist und einen Montier- und Haltekragen 46 aus Fe­ dermetall umfaßt, der radial nach innen vortretende Federzungen 48 besitzt. Der Montier- und Festhaltekragen 46 läßt die Brennstoff-Filtereinrichtung 30 abnehmbar oder semipermanent an dem Einlaßfitting 26 der Brennstoffpumpe 20 befestigen. Al­ ternativ können Federclipse, Montierrohren, Verriegelungs- oder Festhaltezungen, die an dem Auslaßfitting 42 geformt sind, mit komplementär geformten Elementen des Einlaßfittings 26 zusammenwirken, um den Brennstoff-Filter 30 daran zu befestigen.
Das Auslaßfitting 42 ist zweckmäßigerweise aus Nylon hergestellt oder aus anderen, brennstoffverträglichen und undurchlässigen Materialien wie aus Acetal oder Poly­ ester, und ist zweckmäßigerweise in-situ an dem oberen zusammengesetzten Paneel 40a der Brennstoff-Filtereinrichtung 30 geformt. Das Auslaßfitting 42 kann auch aus zwei oder mehreren ineinandergreifenden Teilen zusammengesetzt sein. An dem zweiten oder unteren zusammengesetzten Paneel 40b der Brennstoff-Filtereinrich­ tung ist wenigstens eine Brücke, eine Rippe oder ein separater Stopfen 50, zweck­ mäßigerweise ebenfalls in-situ geformt, der mit ausreichender innerer Höhe über der inneren (oberen) Fläche des unteren Paneels 40b ausgebildet ist, um eine Separation der Innenoberflächen der oberen und unteren zusammengesetzten Paneele 40a und 40b der Brennstoff-Filtereinrichtung 30 aufrechtzuerhalten, derart, daß der Innenraum 38 offengehalten wird und eine Brennstoffströmung zwischen den Paneelen und in das Auslaßfitting 42 begünstigt wird. Alternativ können natürlich die Brücken, Rippen oder Separatoren 50 in-situ geformt sein, entweder zusammen mit oder unabhängig von dem Auslaßfitting 42, und zwar ggfs. auch oder nur an dem ersten oder oberen zusammengesetzten Paneel 40A, um diese Separation und die Erleichterung der Brennstoffströmung zu erzielen.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht zum oberen Paneel 40A und zum unteren zusam­ mengesetzten Paneel 40B der Brennstoff-Filtereinrichtung 30. Es ist diese Darstellung so zu verstehen, daß, obwohl die zusammengesetzten Paneele 40A und 40B iden­ tisch sind, sie zueinander entgegengesetzt oder spiegelbildlich orientiert sind, d. h., die obere (Außenseiten) Lage des oberen zusammengesetzten Paneels 40A gleich ist wie die Unterseiten-(Außenseiten)Lage des unteren zusammengesetzten Paneels 40B, und usw. Deshalb ergibt sich, daß die nachfolgende Beschreibung nur eines Pa­ neels gleichermaßen auch für die anderen Paneele gilt, obwohl nur das obere zu­ sammengesetzte Paneel 40A der bevorzugten und alternativen Ausführungsformen im besonderen beschrieben werden wird. Weiterhin sind sowohl das obere als auch das untere zusammengesetzte Paneel 40A und 40B zweckmäßigerweise durch Schallbehandlung punktgehaftet, um in voneinander beabstandete Regionen verbun­ dener oder gekoppelter Filamente zu haben, die hervorgehoben sind durch die zu­ sammengedrückten Regionen 52, die in Fig. 2 und 3 illustriert sind.
Das obere zusammengesetzte Paneel 40A umfaßt zweckmäßigerweise mindestens vier unterschiedliche Materiallagen. Die äußere, d. h., die obere, außenliegende Hülle oder Schicht 60 ist ein relativ grobes, extrudiertes Maschensubstrat aus irgendeinem zweckmäßigen, brennstoffverträglichen und undurchlässigen Material, z. B. Nylon, Polyester, Acetal oder Teflon. Teflon ist ein registriertes Warenzeichen der Fa. E. I. DuPont de Nemours Co. "Relativ grob" hat zu bedeuten, daß die äußere Lage 60 re­ lativ wenig zum Brennstoff-Filtrationsprozeß beiträgt, ausgenommen mit dem größten Filtrationsmaßstab. Das extrudierte Maschensubstrat der äußeren Schicht 60 bildet vielmehr eine außergewöhnlich stabile und abrasionsresistente äußere Abdeckung für die Brennstoff-Filtereinrichtung 30.
Derartige Charakteristika sind am besten zu verstehen aus den Fig. 4 und 5. Obwohl das Maschensubstrat der äußeren Lage 60 extrudiert ist, bietet es das Erschei­ nungsbild eines gewebten Gewebes mit Kettfilamenten 62, Schußfilamenten 64 und gleichmäßigen Zwischenräumen 66. Tatsächlich ist die Gleichförmigkeit der Zwischen­ räume 66 außergewöhnlich hoch, da die Kettfilamente 62 und die Schußfilamente 64 bei jeder Überschneidung 68 und wie in Fig. 5 gezeigt, miteinander verbunden oder sogar einstückig geformt sind. Dies resultiert in der außenliegenden Hülle oder Schicht 60 des extrudierten Maschensubstrates, das eine außergewöhnliche Dimen­ sionsstabilität hat, und zwar zufolge seiner Widerstandsfähigkeit gegen Pantographie­ ren und wegen seiner Festigkeit, bedingt durch die Stärke des Maschensubstrats und dessen exzellenter Abrasionswiderstandsfähigkeit. Der hier verwendete Begriff "Pantographieren" bezieht sich auf die Tendenz oder Fähigkeit von Zuschnitten oder Stücken gewebten Materials, sich zu verwinden und zu kollabieren wie ein Panto­ graph oder Storchschnabel, sofern die Seiten des Zuschnittes gezogen oder gedrückt werden. Die Zwischenräume 66 in der Außenschicht 60 des extrudierten Maschen­ substrats sind diamantenförmig und definieren eine Porengröße von zweckmäßiger­ weise ungefähr 500 Mikron bis 900 Mikron. Diese Öffnungsgröße ist jedoch nicht kri­ tisch; sie kann um ± 25% oder mehr variieren.
In Fig. 3 ist ein Paar feiner, Nonwoven-Filtrationsschichten 70 erkennbar. Diese sind zweckmäßigerweise spinnbondierte Nylonfilamente, können jedoch auch aus spinn­ bondiertem Polyester, Acetal, Teflon sein oder aus anderen stabilen, brennstoffun­ durchlässigen Materialien bestehen. Der hier verwendete Begriff "spinnbondierte Fi­ lamente und spinnbondierte Filtrationsmedien" bezieht sich auf Klassen von Nonwo­ ven-Materialien, in denen die Filamente durch Anwendung von kalter Luft unmittelbar nach dem Formen gekühlt werden, um deren Schwächung oder Dämpfung zu stopp­ pen. Typischerweise sind die Durchmesser derartiger spinnbondierter Filamente in ei­ nem Größenbereich von 100 Mikron, können jedoch auch schwanken zwischen 50 und 200 Mikron. Jede in Fig. 3 gezeigte Schicht 70 hat zweckmäßigerweise eine no­ minelle, nicht komprimierte Dicke in der Größenordnung von 0,5 mm, obwohl diese Dicke variieren kann von weniger als ca. 0,25 mm bis zu ca. 1,0 mm, oder dicker, ab­ hängend von Herstellungs- und Anwendungsvariablen.
Zwischen den beiden Schichten 70 aus spinnbondierten Materialien ist eine Mittel- oder Zwischenschicht 80 aus feineren, schmelzgeblasenen Filamenten untergebracht. Der hier benutzte Ausdruck "schmelzgeblasene Filamente und schmelzgeblasene Filtrationsmedien" bezieht sich auf eine Klasse Nonwovenmaterialien, in denen die Filamente unmittelbar nach der Formung auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden durch die Applikation heißer Luft, um deren Schwächung oder Abdämpfung zu begünstigen.
Typischerweise sind schmelzgeblasene Filamente in einer Größenordnung, die zehnmal kleiner ist als diejeniger spinnbondierter Filamente. Sie haben deshalb nomi­ nell einen Durchmesser von etwa 10 Mikron bzw. können in einem Durchmesserbe­ reich von ca. 5 bis 20 Mikron liegen. Die schmelzgeblasenen Filamente können auch aus Nylon, Polyester, Acetal, Teflon oder aus anderen stabilen und brennstoffundurch­ lässigen Materialien bestehen. Die Mittel- oder Zwischenlage 80 der schmelzgeblase­ nen Filamente hat zweckmäßigerweise eine nominelle nicht komprimierte Dicke von 1,0 mm. Diese Dicke kann jedoch variieren von weniger als 0,5 mm bis 2,0 mm oder mehr.
Die oberen und unteren Paneele 40A und 40B der bevorzugten Ausführungsform der Brennstoff-Filtereinrichtung 30 umfassen deshalb jeweils eine äußere oder Außenlage oder Hülle 60 aus extrudiertem Maschensubstrat und zwei Schichten 70 aus spinn­ bondiertem Material, das eine erste, größere Filamentdimension hat, und die eine Zwischenlage 80 aus schmelzgeblasenen Filamenten sandwichartig einschließen, wobei die schmelzgeblasenen Filament Dimensionen besitzen, die ungefähr eine Größenordnung kleiner sind. Die Zwischenraum- oder Porengrößen der Schichten 70 und 80 sind entsprechend größer und kleiner. Diese graduierte Porengröße erbringt den Effekt, in der ersten Schicht 70 aus spinnbondiertem Material zunächst größere partikelförmige Stoffe herauszufiltrieren, und dann in der Mittel- oder Zwischenschicht 80 aus den schmelzgeblasenen Filamenten kleinere partikelförmige Stoffe herauszu­ filtrieren. Aufgrund der relativ großen Porengrößen oder Zwischenräume 66 in dem extrudierten Maschensubstrat in der Außenschicht 60 trägt diese, wie bereits erwähnt, zum Filtrationsprozeß nur im größten Maßstab bei. Diese abgestufte oder graduierte Anordnung von Filtrationsfilamenten und Porengrößen wird als Tiefen-Medium be­ nannt, und die graduierte oder abgestufte Filtration von partikelförmigen Stoffen durch diese Anordnung wird als Tiefenmediums-Filtration bezeichnet.
In Fig. 2 und 6 wird eine erste alternative Ausführungsform einer zweckmäßigen Aus­ führungsform eines oberen zusammengesetzten Paneels 40A gezeigt und mit dem Bezugszeichen 140A versehen. Dies bedeutet, daß diese erste alternative Ausfüh­ rungsform des oberen zusammengesetzten Paneels 140A verwendet wird mit einem unteren zusammengesetzten Paneel (nicht gezeigt), das dieselbe Konfiguration hat, und zwar, um eine Filtereinrichtung zu formen, die im wesentlichen dieselbe allgemei­ ne Ausbildung besitzt wie die Brennstoff-Filtereinrichtung 30. D. h., die erste alternative Ausführungsform des oberen zusammengesetzten Paneels 140A wird spiegelbildlich und benachbart zu einem unteren zusammengesetzten Paneel angeordnet, derart, daß die Brennstoffströmung durch jedes Paneel in Richtung des Pfeiles in Fig. 6 er­ folgt. Eine zweckmäßige Versiegelung wie die Versiegelung 36 wird bewirkt im Be­ reich der offenen Ränder, und zwar um einen Filterkörper wie den Filterkörper 32 zu formen, der ein zweckmäßiges Auslaßfitting wie eben das Auslaßfitting 42 daran auf­ weist.
Es ist hervorzuheben, daß die zweite alternative Ausführungsform des oberen zu­ sammengesetzten Paneels 240A von Fig. 7 und die dritte alternative Ausführungs­ form des oberen zusammengesetzten Paneels 340A in Fig. 8 jeweils in gleicher Wei­ se benachbart zu einem unteren zusammengesetzten Paneel und spiegelbildlich an­ geordnet ist, um eine Brennstoff-Filtereinrichtung wie die bevorzugte Ausführungsform der Brennstoff-Filtereinrichtung 30 zu schaffen, derart, daß die Brennstoffströmung durch jedes der oberen und unteren Paneele in Richtung der Pfeile in Fig. 7 und 8 erfolgt.
Die erste alternative Ausführungsform des zusammengesetzten Paneels 140A besitzt eine äußere Schicht 60 aus extrudiertem Maschensubstrat, wie oben beschrieben, mit der die gute Festigkeit und die exzellente Abrasionsresistenz an der Außenseite des Filters erhalten werden. Das Innere, d. h., die innerste Lage des zusammengesetzten Paneels 140A ist eine feine, Nonwovenlage 70' spinnbondierter Nylonfilamente. Die Lage 70' der spinnbondierten Filamente kann auch aus Polyester, Acetal, Teflon oder aus anderen stabilen, brennstoffesten Materialien bestehen. Zwischen der äußeren extrudierten Maschenschicht 60 und der inneren Lage 70 aus spinnbondierten Fila­ menten ist eine Mittel- oder Zwischenlage 80' aus feineren schmelzgeblasenen Fila­ menten angeordnet. Die Größen der Filamente der Innenlage 70' und der Zwischen­ lage 80' liegen zweckmäßigerweise in den bezüglich der bevorzugten Ausführungs­ form des oberen zusammengesetzten Paneels 40A erwähnten Bereiches. Die erste alternative Ausführungsform des zusammengesetzten Paneels 140A umfaßt zweck­ mäßigerweise auch eine Vielzahl mit Schall punkt-gehafteter, verdichteter Regionen 52, von denen eine in Fig. 6 illustriert ist, und die die Gesamtfestigkeit, die Integrität und die Dimensionsstabilität des zusammengesetzten Paneels 140A verbessern. Es ergibt sich, daß eine Brennstoff-Filtereinrichtung, die das obere zusammengesetzte Paneel 140A der ersten alternativen Ausführungsform und ein ähnlich konfiguriertes unteres zusammengesetztes Paneel aufweist, einen etwas einfacheren und deshalb weniger teuren Brennstoffilter für die Tiefen-Mediums-Filtration gibt, der im wesentli­ chen dieselben Filtrationseigenschaften für minimale Partikelgrößen und auch mitder Lebensdauer erbringt, wie die bevorzugte Ausführungsform der Brennnstoff-Filterein­ richtung 30.
Fig. 7 verdeutlicht eine zweite alternative Ausführungsform eines oberen zusammen­ gesetzten Teils 240A. Das zusammengesetzte Teil 240A dieser zweiten alternativen Ausführungsform ist ähnlich dem zusammengesetzten oberen Paneel 140A der er­ sten alternativen Ausführungsform, ausgenommen einer anderen Anordnung oder ei­ nem Austausch der inneren und Zwischenlagen 70 und 80 des Paneels 140A derart, daß diese in der Größenordnung des oberen zusammengesetzten Paneels 40A der bevorzugten Ausführungsform sind. D. h., das zusammengesetzte Paneel 240A der zweiten alternativen Ausführungsform umfaßt eine äußere extrudierte Hülle oder Schicht 60 aus extrudiertem Maschensubstrat irgendeines zweckmäßigen, stabilen und brennstofftoleranten Materials wie Nylon, Polyester, Acetal oder Teflon, wie oben erwähnt. Eine zweite Zwischenschicht 70 umfaßt Nonwoven- und spinnbondierte Ny­ lonfilamente, oder an deren Stelle Filamente aus Polyester, Acetal, Teflon oder aus anderen stabilen brennstofftoleranten Materialien. Schließlich umfaßt eine dritte In­ nenschicht 80 sehr feine schmelzgeblasene Filamente aus Nylon oder aus den ande­ ren zuvor aufgelisteten Materialien. Die Größen der Filamente der Innenschicht 70 und der Zwischenschicht 80 liegen zweckmäßigerweise in den unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform des oberen zusammengesetzten Paneels 40A an­ gegebenen Bereichen. Erneut sind die Schichten 60, 70 und 80, die das obere zu­ sammengesetzte Paneel 240A ergeben, zweckmäßigerweise durch Schalleinwirkung punktbondiert in einer Vielzahl von voneinander beabstandeten und komprimierten Regionen 52, von denen in Fig. 7 eine illustriert ist. Eine Filtereinrichtung, welche die zweite alternative Ausführungsform des oberen zusammengesetzten Paneels 240A und ein ähnlich konfiguriertes unteres zusammengesetztes Paneel umfaßt, leistet im wesentlichen die gleichen Filtrationseigenschaften für minimale partikelförmige Stoffe und führt auch zur entsprechenden Lebensdauer, wie sie bei der Filtereinrichtung der bevorzugten Ausführungsform geschildert wurde.
In Fig. 8 wird die dritte alternative Ausführungsform eines oberen zusammengesetzten Paneels 340A illustriert. Das zusammengesetzte Paneel 340A der dritten alternativen Ausführungsform umfaßt nur zwei der unter Bezugnahme auf die bevorzugte und die alternativen Ausführungsformen beschriebenen Schichten. Im besonderen umfaßt das obere zusammengesetzte Paneel 340A der dritten alternativen Ausführungsform eine äußere Hülle oder Schicht 60 eines extrudierten Substrats aus irgendeinem . zweckmäßigen stabilen und brennstofftoleranten Material wie vorstehend erwähnt. Die zweite, innere Schicht 80 des oberen zusammengesetzten Paneels 340A sind sehr feine schmelzgeblasene Filamente wie die schmelzgeblasenen Filamente, die bezüg­ lich der bevorzugten Ausführungsform des oberen zusammengesetzten Paneels 40A beschrieben wurden. Erneut umfaßt das obere zusammengesetzte Paneel 340A zweckmäßigerweise eine Vielzahl von voneinander beabstandeten, punktgehafteten Stellen wie die komprimierten Regionen 52. In dem zusammengesetzten Paneel 340A der dritten alternativen Ausführungsform sind die Widerstandsfähigkeit und die Abra­ sionsresistenz des extrudierten Paneels 60 mit der Filtrationsfähigkeit für minimale Partikelgrößen der sehr feinen Filamente der zweiten inneren Schicht 80 gekuppelt. Deshalb ist dies die am wenigstens komplexe der unterschiedlichen Ausführungsfor­ men der Fitrationspaneele, obwohl sie die beiden am meisten benötigten Merkmale hat.
Der primäre Gewinn dieser Strukturen und deren Filtrationsmodus ist die verbesserte Lebensdauer deshalb, weil nur partikelförmige Stoffe oberhalb einer bestimmten Grö­ ße durch das erste Filtrationsmaterial herausgefiltert wird, z. B. in den Schichten des spinnbondierten Materials, was den Durchgang von kleineren partikelförmigen Stoffen gestattet, die dann gefangen werden durch die kleinere Porengröße der Schicht 80 aus schmelzgeblasenem Material. Eine derartige abgestufte- oder Tiefen-Medium-Fil­ tration hat den Effekt, die Oberflächengröße des Filters als eine gegebenen Region zu vergrößern und auch, um deren Oberflächengrößenfunktion so zu steigern, daß nur ein spezifisches Band oder ein Bereich von Partikelgrößen gefiltert wird. Dies erhöht die Leistungsfähigkeit der Brennstoff-Filtereinrichtung hinsichtlich des Rückhaltens partikelförmiger Stoffe erheblich. Diesbezüglich ist anzumerken, daß die Schicht 80 aus schmelzgeblasenem Material selbst zwei oder mehrere Schichten graduierter Fi­ lamentgrößen und deshalb an Porengrößen hat, um in dieser Schicht die Tiefen- Filtration zu erzielen. D. h., daß die Schicht 80 eine erste eigenständige Schicht aus schmelzgeblasenem Material umfassen kann mit Filamenten, die einen Durchmesser von 25 Mikron haben, und eine zweite, angrenzende Schicht aus schmelzgeblasenen Filamenten, die einen Durchmesser von 4 Mikron haben. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der oberen und unteren zusammengesetzten Paneele 40A und 40B wird die Zwischenschicht 80 der schmelzgeblasenen Filamenten voll eingekapselt und aufgenommen, um dadurch das Auflösen und Austragen der ausreichend feinen schmelzgeblasenen Filamente in den Brennstoff und das Brennstoffsystem des Fahr­ zeuges zu vermeiden. Bei der ersten alternativen Ausführungsform enthält die Schicht 70 der spinnbondierten Filamente die feineren schmelzgeblasenen Filamente der Zwischenlage 80'.
Diese Konfiguration der graduierten Filamentgrößen führt zu einer exzellenten Tiefen- Medium-Filtration, bei der der Brennstoff auf feinere und noch feinere Filamentgrößen und dadurch kleinere und noch kleinere Poren-(oder Zwischenraum)größen trifft. Da­ durch wird eine abgestufte oder tiefenbezogene Entfernung von kleineren und noch kleineren partikelförmigen Stoffen aus dem Brennstoff erzielt. Wie oben erwähnt ist, verbessert eine derartige abgestufte oder Tiefen-Medium-Filtration die Rückhalteka­ pazität des Brennstoffilters 30 erheblich. Ferner wird die Lebensdauer solcher Filter erheblich verlängert, weil jede Region oder Schicht des Tiefen-Mediums- oder gradu­ ierten Filtrations-Materials zunehmend kleineren Größen der partikelförmigen Stoffe ausgesetzt wird und nur Partikel einer Größe zurückhält, die in Beziehung steht zu der Filament- und Poren- bzw. Zwischenraumgröße. Größere Partikel sind bereits zuvor zurückgehalten worden an größeren Filamenten und in größeren Poren(Zwischen­ raums)-größen, während kleinere Partikel und Verschmutzungen, die durchgekom­ men sind, durch nachfolgend feinere Filamente und kleinere Poren(Zwischenraum)- größen aufzufangen sind.
Die vorhergehende Offenbarung ist die von den Erfindern festgestellte, beste Weise zum Praktizieren dieser Erfindung. Es ist jedoch offensichtlich, daß auch Filtrations­ vorrichtungen, die Modifikationen und Abwandlungen aufweisen, für Fachleute auf dem Gebiet der Brennstoff-Filtration aufgrund dieser Offenbarung offensichtlich sind. Diesbezüglich hat die vorhergehende Offenbarung die Intention, es Fachleuten auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung praktisch zu nutzen, wobei dies nicht behindert werden sollte durch die beschriebenen Ausführungsformen, son­ dern die Erfindung auch solche vorerwähnten offensichtlichen Variationen umfassen soll und nur begrenzt sein soll durch den Inhalt und den Schutzbereich der nachfol­ genden Ansprüche.

Claims (21)

1. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung (30), umfassend in Kombination:
einen Filterkörper (32) mit ersten und zweiten Paneelen (40A, 40B, 140A, 240A, 340A) aus Filtrationsmedien, die einen Rand (34) definieren und einen Innenraum (38) zwischen den ersten und zweiten Paneelen der Filtrationsmedien schaffen, und mit einem umfänglichen Saum oder einer Versiegelung (36) entlang wenigstens eines Abschnitts des Randes,
wobei die ersten und zweiten Paneele aus Filtermedien eine äußere Schicht eines extrudierten Substrates, ein Paar Schichten (70) aus spinnbondiertem Filtrationsme­ dium und eine innere Schicht (80) aus schmelzgeblasenem Filtrationsmedium umfas­ sen, welches zwischen dem Paar der Schichten (70) aus spinnbondiertem Filtrati­ onsmedium angeordnet ist, und
ein an dem ersten Paneel aus Filtrationsmedium befestigtes Fitting (42), das mit dem Innenraum (38) eine Fluidkommunikation herstellt.
2. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (32) aus einem gefalteten Zuschnitt eines mehrlagigen Filtrationsmediums geformt ist.
3. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrationsmedium Nylon, Polyester, Acetal oder Teflon ist.
4. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spinnbondierte Filtrationsmedium Filamente umfaßt, die Durchmesser in einem Be­ reich von 50 bis 200 Mikron haben, und daß das schmelzgeblasene Filtrationsmedium Filamente enthält, die Durchmesser in einem Bereich von 5 bis 20 Mikron haben.
5. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzgeblasene Filtrationsmedium voll aufgenommen ist innerhalb des spinnbon­ dierten Filtrationsmediums, um dadurch das Auflösen und Austragen des schmelzge­ blasenen Filtrationsmediums zu verhindern.
6. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fitting (42) einen nachgiebigen Ring zum Befestigen des Brennstoffilters an einem Brennstoffeinlaß (26) aufweist.
7. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ sten und zweiten Paneele der Filtrationsmedien punktgehaftet sind.
8. Tankinnen-Brennstoffilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (60) des extrudierten Maschensubstrats definiert ist durch extrudierte Filamente, die bei einer Vielzahl von Filamentüberschneidungen aneinander gehaftet sind.
9. Tiefenmedium-Brennstoffilter-Einrichtung, umfassend in Kombination:
einen geschlossenen Körper (32) eines Filtrationsmediums, das ein Inneres und ein Äußeres hat, wobei der geschlossene Körper ein erstes zusammengesetztes Paneel (40A, 140A, 240A, 340A) eines Filtrationsmediums und ein zweites zusammengesetz­ tes Paneel (40B) eines Filtrationsmediums besitzt, von denen jedes zusammenge­ setzte Paneel eines Filtrationsmediums eine äußere Schicht (60) eines extrudierten Maschensubstrats und wenigstens eine innere Schicht (70, 80, 70', 80') eines Filtrati­ onsmaterials mit Filamenten umfaßt, die entweder spinnbondiert und/oder schmelz­ geblasen sind, und
eine in dem Körper (32) vorgesehene Öffnung zum Herstellen einer Fluidkommunika­ tion mit dem Inneren des Körpers (32).
10. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der geschlossene Körper (32) einen gefalteten Rand (34) und wenig­ stens zwei versiegelte Ränder besitzt.
11. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schichten der Filtrationsmedien punktgehaftet (bei 52) sind.
12. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, weiterhin umfassend ein Montierfitting (42), die um die genannte Öffnung an dem Filterkörper (32) ange­ bracht ist.
13. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Montierfitting (42) einen federnden Halter (46, 48) zum Festlegen der Filtereinrichtung an einem Einlaßfitting (26) aufweist.
14. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das spinnbondierte Material eine Filamentgröße von ungefähr 100 Mi­ kron hat, und daß das schmelzgeblasene Material eine Filamentgröße von ungefähr 10 Mikron hat.
15. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das spinnbondierte bzw. das schmelzgeblasene Material Nylon, Poly­ ester, Acetal oder Teflon ist.
16. Tiefenmedium-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das extrudierte Maschensubstrat Filamente enthält, die aneinander ge­ haftete Überschneidungsstellen zwischen benachbarten Filamenten definieren.
17. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung, umfassend in Kombination:
einen Körper (32) aus Filtrationsmedium mit einem Äußeren und einem Inneren, wo­ bei der Körper (32) ein erstes Paneel (40A, 140A, 240A, 340A) eines Filtrationsmedi­ ums und ein zweites Paneel (40B) aus Filtrationsmedium hat, deren jedes Paneel aus einem Filtrationsmedium ein Sandwich umfaßt aus einer äußeren Schicht (60) eines Maschensubstrats, einer Region (70, 70') aus spinnbondiertem Material und einer Region (80, 80') aus schmelzgeblasenem Material, welch letzteres benachbart ange­ ordnet ist zur Region des spinnbondierten Materials,
eine in dem Körper vorgesehene Öffnung zum Herstellen einer Fluidkommunikation mit dem genannten Inneren des Körpers (32) und
ein an dem Körper (32) um die genannte Öffnung angebrachtes Fitting (42) zum Be­ festigen der Filtereinrichtung (30) an einem Einlaßfitting (26).
18. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der geschlossene Körper (32) einen gefalteten Rand (34) und zumin­ dest zwei versiegelte Ränder (36) umfaßt.
19. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß das Maschensubstrat (60) Filamente enthält, die Überschneidungen definie­ ren, und daß die Überschneidungen eine Haftung zwischen diesen Filamenten um­ fassen.
20. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das spinnbondierte Filtrationsmedium Filamente enthält mit Durchmes­ sern in einem Bereich von 50 bis 200 Mikron, und daß das schmelzgeblasene Filtrati­ onsmedium Filamente umfaßt, deren Durchmesser in einem Bereich von 5 bis 20 Mi­ kron liegen.
21. Tankinnen-Brennstoff-Filtereinrichtung nach Anspruch 17. dadurch gekenn­ zeichnet, daß das spinnbondierte Material eine Filamentgröße von ungefähr 100 Mi­ kron hat, und daß das schmelzgeblasene Material eine Filamentgröße von ca. 10 Mi­ kron hat.
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