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WO2009135489A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von wasser aus kraftstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von wasser aus kraftstoff Download PDF

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WO2009135489A1
WO2009135489A1 PCT/DE2009/075022 DE2009075022W WO2009135489A1 WO 2009135489 A1 WO2009135489 A1 WO 2009135489A1 DE 2009075022 W DE2009075022 W DE 2009075022W WO 2009135489 A1 WO2009135489 A1 WO 2009135489A1
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WO
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water
fuel
filter
photocatalyst
light
Prior art date
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Ceased
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PCT/DE2009/075022
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Vinkelau
Ludwig Wulfern
Frank Landwehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Original Assignee
Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ing Walter Hengst GmbH and Co KG filed Critical Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10—Photocatalysts

Definitions

  • the invention relates to a method for separating water from fuel, which is provided for operating an internal combustion engine and a fuel filter.
  • the water can not be readily released into the environment because it contains pollutants, for example, minor amounts of fuel dissolved in the water. It is therefore known to filter the water, for example by means of an activated carbon filter in order to discharge it in an ecologically safe purity.
  • the invention has for its object to improve a generic method to the extent that this has a very constant effectiveness and high reliability. Furthermore, the invention has for its object to provide a suitable for carrying out the method fuel filter.
  • This invention is achieved by the method with the method steps according to claim 1 and by a fuel filter according to claim 13.
  • the invention proposes photocatalytically decomposing the pollutants within the separated water;
  • the use of a photocatalyst advantageously means that the catalyst, that is, the substance relevant for the purification of the water, is neither consumed nor accumulated by retained pollutants is added, so that the effectiveness of the cleaning device used remains unchanged and is therefore wear-free.
  • the catalysis is carried out according to the proposal such that the photocatalyst of a
  • Residual fuel reaches or falls below. It is to be understood that a certain percentage of photocatalyst within the water at a given temperature requires a predetermined period of time to reliably reduce the pollutants to the aforementioned predetermined level.
  • the fuel in the filter can reach temperatures of
  • Temperature level is ensured that even a relatively short residence time of, for example, 20 to 30 minutes is sufficient to ensure that the pollutant content in the separated water reaches or falls below the predetermined level. Since the so catalytically purified water can be purified to drinking water quality, it can be provided to automatically drain the water after the required treatment time in the environment where it can evaporate. In this way, the capacity of the water collection container can be kept low, so that the proposed fuel filter can be designed with particularly small structural dimensions and can be accommodated easily in confined spaces, as they prevail, for example, in the engine compartment of a vehicle.
  • the fuel contained in the water is converted into carbon dioxide, that is, a harmless gas, which can be easily discharged into the environment.
  • carbon dioxide that is, a harmless gas
  • the CO 2 or other ecologically acceptable reaction products of the catalytic reaction can be removed from the water or partly dissolved in the water remain without the ecological compatibility of the water is thereby impaired. Rather, the water can be discharged safely into the environment.
  • the aforementioned carbon dioxide can be discharged from the water in gaseous form.
  • a gas naturally occurring in the ambient air anyway it is ecologically harmless.
  • the fuel in a manner known per se, as already mentioned above, can be delivered in excess to the internal combustion engine or to a high pressure pump in order to cool it.
  • the fuel is also conveyed in excess in a manner known per se, so that a significant, unnecessary portion of the fuel is fed back into the storage tank. Since the water is separated from the fuel before the fuel is conveyed to the engine or the high pressure pump, the flowing back into the storage tank fuel has a lower water content than the remaining amount of fuel that is present in the storage tank. In this way, the water is reliably removed from the entire fuel system.
  • the proposed procedure can be carried out until the water has a predetermined residual fuel content of 1 ppm.
  • a predetermined residual fuel content of 1 ppm.
  • CO 2 can be discharged, which is present as a reaction product.
  • the oxygen is supplied by means of an oxygen supplier, ie in chemically bound form.
  • an oxygen supplier ie in chemically bound form.
  • potassium permanganate as a solid, z. B. in granular or tablet form, to bring into contact with the water, so that the amount of oxygen required in each case is automatically provided and the potassium permanganate at certain intervals, for example, on the occasion of a planned workshop stay, replaced.
  • such a chemical oxygen supplier can be arranged on the filter insert of a fuel filter, so that the regular replacement of the filter insert simultaneously ensures that a new oxygen supplier is provided and thus the effectiveness of the catalytic treatment of the separated water is ensured.
  • a proposed designed according to the fuel filter as it can be used as a subassembly to an internal combustion engine and can be arranged for example in a motor vehicle, in a conventional manner, a water separator and a Wasserammeiraum that from the
  • the photocatalyst is provided, which is in contact with the water.
  • a light source is provided in the Wasserammeiraum, which emits such a light, for example in such a wavelength that this light is suitable for activation of the photocatalyst.
  • this lamp can be configured, for example, as LED with the advantage that such an LED light source can be waterproof shed, is highly resistant to vibration and has a long life ,
  • the light source in the sense of the present proposal can also be a light-conducting element, such as an optical fiber made of glass or other transparent materials for the desired wavelength, so that in both embodiments, as a light-generating or as a light-conducting element, the light source Purpose of the present proposal is to allow the appropriate light to act on the photocatalyst.
  • a light-conducting element such as an optical fiber made of glass or other transparent materials for the desired wavelength
  • the photocatalyst is applied to a transparent substrate for the light.
  • the substrate can serve not only as a support for the photocatalyst, but also as a light guide.
  • a substrate may for example be in the form of plates, rods, fibers or the like.
  • it can be provided to provide a kind of cushion in the water trunking, wherein this cushion consists of a plurality of photoconductive fibers, which are arranged in ordered or disordered form and coated on its surface with the photocatalyst.
  • the fibers may be arranged as a bale of a disordered fiber web, or arranged in a bundle to form a fiber bundle, a scrim, a knitted fabric or a knit, wherein in particular the mentioned ordered fiber arrangements gene, it is possible to couple the photo-catalyst exciting light at defined locations, for example, the front ends of the fibers in the fibers.
  • the photocatalyst preferably used which is present as platinum-doped titanium dioxide or structurally related to the leaf dye chlorophyll dye forms an almost glass-hard surface, so that the touches or movements of the individual fibers against each other do not lead to undesirable abrasion of the photocatalyst. Rather, this remains on the individual fibers, so that it can be optimally charged with light when the fibers are connected, for example, at one or more points to a light-generating light source.
  • the photocatalyst may be present as a monatomic layer on a substrate, so that it is excited equally effectively, regardless of whether the light is passed from the inside through the substrate or impinges on the outside of the substrate.
  • the substrate is in the form of a plurality of carrier bodies which are freely movable and thus ensure that all of the content of the water is supplied by constant movements of the water in the water collecting space, for example by the vibrations induced by the internal combustion engine Water come into contact with the photocatalyst and thus treated.
  • the substrate or the support bodies coated with the photocatalyst have a specific weight which is as close as possible to the specific weight of the water to be treated.
  • a mixing body which causes the mixing of the carrier bodies.
  • Such mixing bodies may, for example, be obstacle bodies fixedly arranged in the water collecting space, for example fixed struts, plates or the like, so that during movements of the fuel filter in which the water moves or may act upon centrifugal forces during de-watering -
  • the carrier bodies change their position within the Wasserammeiraums, a mixing of the carrier bodies is enforced due to the contact of the carrier bodies with such obstacle bodies.
  • the mentioned mixing body can be designed as a partially movable body, for example as an articulated plate or as a fixed on a string with a certain radius of motion sphere, so that this mixing body due to its mobility to an improved mixing of the movable Fotokatalysa- torSystemchen and water, that the partial mobility of such a mixing body is limited, may be provided, for example, to exclude damage to sensitive mounting elements of the fuel filter Shen.
  • the mentioned mixing body as a freely movable body, for example in the form of a freely rotating ball, which due to engine vibrations, or due to the overrunning of
  • Uneven floors, or due to centrifugal forces when Traversing curves changes their position in the water collection chamber and thus leads to a mixing and turbulence of the substrate carrier bodies and of the water to be treated.
  • the fuel filter having a replaceable filter cartridge.
  • the light source can be configured as an electrically operated light-generating element, which can advantageously be arranged on such an exchangeable filter insert. In this way it is ensured that when replacing the filter insert always a new light source is used, so that their optimal effectiveness is ensured.
  • the photocatalyst is replaced within the scope of planned visits to the workshop, so that it is ensured that no unforeseen damage to the substrate which carries the photocatalyst leads to an unplanned impairment of the photocatalytic effectiveness.
  • the photocatalyst can advantageously be held on the filter insert, so that it is exchanged together with the filter insert in regularly scheduled service intervals. In this way, it is ensured that, for example, mechanical damage due to abrasion of the photocatalyst from the substrate or due to breakage of the substrate can not have a long-term disadvantage.
  • a liquid-permeable container may be provided on the filter insert, for example in the form of a sieve, bag or basket, the photocatalyst being inside this container.
  • the light source can be held on the filter insert, so that also takes place by the regularly scheduled replacement of the filter insert always a renewal of the light source.
  • aging of the light source is prevented and rather ensures that the light source to stimulate the supply the photocatalyst required light in the desired wavelength range.
  • the electrical supply line leading to the water level sensor and / or to the light source extends in sections through the filter insert.
  • the fuel filter can advantageously have a water level sensor in a manner known per se. This can, as already mentioned above, serve to monitor the level of the water in the water collection chamber and trigger a signal when exceeding a predetermined level. Since such water level sensors usually operate electrically or electronically and, for example, detect the electrical resistance value of the ambient medium applied to the water level sensor, an electrical line is provided which leads to the water level sensor. In manufacturing technology advantageous manner can therefore be provided to provide close to the water level sensor and the electrically operated, light generating element of the light source, so that for example a multi-core cable can be easily installed, which is connected to both the water level sensor and to the light source.
  • the water level sensor and the light source can advantageously be combined to form a jointly manageable assembly, for example by both being arranged in a common carrier or housing, so that not only the cable routing but also the assembly for both components is simplified.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to the purely schematic drawings. It shows
  • Fig. 1 shows an axial section through a fuel filter
  • FIGS. 2-4 show different embodiments of substrate coated with the photocatalyst.
  • Fig. 1, 1 denotes a fuel filter as a whole, which has a cup-shaped or cup-like housing 2, which is closed by a removable cover 3 by the lid 3 is designed for example as a screw cap.
  • a removable filter insert 4 is arranged, which has a filter medium 7 in the form of a ring-shaped paper fold filter between an upper end plate 5 and a lower end plate 6.
  • Fuel passes through an inlet 8 into the fuel filter 1 and passes radially through the filter medium 7 from outside to inside.
  • the filtered fuel collects radially inside of the filter medium 7, that is to say on the clean side of the fuel filter 1, and rises on a central tube 9, which has passage openings in its upper region. If the liquid level is sufficient, the filtered fuel passes into the interior of the tube 9 and from there into an outlet 10, through which the purified fuel leaves the fuel filter 1.
  • the filter medium 7 is hydrophobic and serves not only to filter the fuel, but also to separate water from the fuel. Due to its higher specific gravity, the separated water settles on the bottom side of the fuel filter 1 below.
  • the lower end plate 6 is made permeable to water for this purpose, so that the separated water enters a Wasserammeiraum 1 1 and displaced there initially existing fuel.
  • the filter medium 7 serves as the main filter, namely for the fuel filter, and equally as a water separator. Notwithstanding the illustrated embodiment can be provided to design the water as a pre-filter, so that in this case two different treatment stages would be provided for the fuel, namely once the pre-filter including water, and on the other hand, the main filter with a higher filter effect compared to the pre-filter ,
  • a pure-side water separation may be provided additionally or alternatively to the illustrated unilateral water separation by a water separator is provided on the clean side of the fuel filter 1.
  • the area of the fuel filter 1 in which the water separated from the fuel is present is referred to as the water collection space.
  • the water collecting space 1 1 is located within the housing 2. Notwithstanding this illustrated embodiment, the water collecting space 1 1 but also - at least partially - outside of the housing 2 are present.
  • the Wasserammeiraum 1 1 may be divided into several individual chambers: In the illustrated embodiment, it is provided that the Wasserammeiraum 1 1 has an upper collecting chamber 12 and a lower treatment chamber 14. In this case, a valve 15 is schematically indicated, through which water initially collected in the collecting chamber 12 into the treatment chamber 14 of the water collecting chamber
  • the photocatalyst is structurally related to the chlorophyll dye and this is illuminated by light in the wavelength range of 600-730 nm.
  • two light sources 19 are provided, the electrical leads are marked with 20.
  • platinum-doped titanium dioxide may be used as a photocatalyst.
  • a plastic ball as a mixing body 21 is arranged freely movable, so that this plastic ball by their movements within the treatment chamber 14 for a kind "stir" provides and ensures an optimal interface effect between the water and the Codeniachen 18.
  • a relief valve 22 is provided in the water collection chamber 1 1 in the region of the collection chamber 12 and when the water level within the collection chamber 12 exceeds a certain level, which is detected for example by means of an upper water level sensor 23, this relief valve 22nd be opened at short notice to reclaim a certain amount of water in the fuel tank and to avoid an undesirably high rise of the water level within the housing 2.
  • Deviating from the illustrated embodiment can be provided that is arranged as a light source no light-generating element in the treatment chamber 14, but only a photoconductive element.
  • the light can be introduced into the treatment chamber 14 by optical fibers or by optically transparent rods, plates or other bodies and there irradiate the photocatalyst, which, for example, is in granular form, as in the illustrated embodiment.
  • a transparent plastic which is resistant to fuels, water and fuels in the used wavelength range - in the embodiment, ie 600 to 730 nm.
  • As such material is for example PMMA in question, since this material is temperature-resistant to 1 10 ° and can be configured for example as an injection molded part.
  • Fig. 2 shows an example of a portion of an optical fiber on a greatly enlarged scale.
  • this light source 19 is not a light-generating element but a light-conducting element. It may serve, as described above, to irradiate the photocatalyst present on another substrate within the collection chamber 14. Alternatively, it can be provided to coat the light source 19 itself with the photocatalyst.
  • the light is coupled on the front side, that is to say axially into this light source 19, and spreads over the entire length of this optical fiber.
  • the corresponding surface condition of the optical fiber ensures that the light is not transported loss-free to the other end face of the optical fiber, but rather that it is spread over the entire length of the optical fiber.
  • the optical fiber light is emitted radially outward over the circumference of its surface.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a light source 19, which is designed as a light-conducting element.
  • the light is coupled according to the arrows shown in a narrow side of a plate of this light guide, propagates within the plate and enters a plurality of pins which are provided on the plate surface.
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a light source 19 configured as a light-guiding element.
  • light is coupled into the narrow side of a plate, wherein a plurality of lamellae is not provided on this plate, but a plurality of lamellae are also provided for the light source corresponding light transparent material and thus emit the coupled light over the largest possible surface and thus allow intensive treatment of the light source 19 surrounding water.
  • light sources 19 are possible in a variety of configurations.
  • an open-pored foam or sponge can be used as the substrate, which is coated with the photocatalyst and can be traversed by the water.
  • a similar substrate structure can by
  • the valve 15 opens when the upper water level sensor 23 detects a correspondingly high water level and the set minimum time has expired, which is defined as the treatment time and during which time the water in the treatment chamber 14 has been photocatalytically treated, and if previously the treatment chamber 14th was emptied by means of the drain valve 16. If the collection chamber 14 has not yet been emptied or the minimum required
  • the drain valve 16 opens automatically when the water treatment is completed within the collection chamber 14, so the minimum residence time of the water provided in the treatment chamber 14 has been achieved.
  • Air can also be introduced into the collecting chamber 14 via the valve 15, for example by means of a Venturi nozzle, so that the water flowing into the collecting chamber 14 is simultaneously enriched with air and thus with oxygen as it flows into the collecting chamber 14.
  • oxygen may be introduced through a chemical oxygen source, such as potassium permanganate.
  • This oxygen supplier can be introduced, for example, in granular form or in tablet form in the water to be treated.
  • a lower water level sensor 24 is provided to detect the lowest intended fill level with water to be treated. If there is no separated water in the fuel, for example because the fuel has already been circulated several times and all the water has been separated, treated in the treatment chamber and then drained via the drain valve 16, it is detected by means of this lower water level sensor 24 There is no water immediately before the valve 15, but only fuel, so that in this case the opening of the valve 15 is omitted and thus prevents pure fuel is passed into the treatment chamber 14.
  • a swelling element may be provided, which may be arranged for example in the discharge line 17. This swelling element is resistant to water, but swells in the presence of hydrocarbons and thus closes off the discharge line 17. The response of this
  • Source element can be monitored either sensory, so that then an error message, for example, the operator of the internal combustion engine, such as the driver is displayed.
  • a corresponding alarm can be triggered if the upper water level sensor detects the presence of a correspondingly high water level in the fuel filter 1 over a predetermined, impermissibly long period of time. Such an inadmissibly high water level would automatically result if the source element has responded and the drain line 17 has closed, so that then no more water could be drained from the fuel filter 1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abscheiden von Wasser aus zum Betrieb einer Brennkraftmaschine dienenden Kraftstoff, wobei der Kraftstoff aus einem Vorratstank entnommen wird, und in einen Wasserabscheider geleitet wird, in welchem das Wasser zunächst aus dem Kraftstoff abgeschieden und in einen Wassersammelraum geleitet wird, und das im Wassersammelraum gesammelte Wasser nach einer Verweildauer, die es im Wassersammelraum verbracht hat, aus dem Wassersammelraum abgelassen wird, wobei aus dem Wasser darin gelöste Kraftstoffanteile entfernt werden, wobei der Kraftstoff, nachdem das Wasser abgeschieden worden ist, zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird, und wobei das abgeschiedene Wasser fotokatalytisch behandelt wird, wobei zur Anregung des Katalysators dieser von Licht geeigneter Wellenlänge beleuchtet wird, so dass der Katalysator auf grund der Absorption des Lichts einen energiereicheren Zustand annimmt, dann Energie an im Wasser gelöst vorhandenen Sauerstoff abgibt, so dass dieser in einen als Singulett-Sauerstoff bezeichneten energetisch höheren Zustand übergeht, und wobei Schadstoffe wie der im Wasser gelöste Kraftstoff oder andere Kohlenwasserstoffe durch Sauerstoffradikale des Singulett- Sauerstoffs zersetzt werden, und wobei das Wasser für eine solche Zeitdauer behandelt wird, dass es anschließend einen vorbestimmten Gehalt an Restkraftstoff erreicht oder unterschreitet.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kraftstoff"
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Wasser aus Kraftstoff, der zum Betrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und einen Kraftstofffilter.
Eine gattungsgemäße Verfahrensweise wird derzeit in Kraftstofffiltern der Automobilindustrie angewendet. Als Filtermedium be- kannter Kraftstofffilter werden beispielsweise Papierfaltenfilter verwendet, bei denen das Filterpapier hydrophobiert ist. Im Kraftstoff befindliche Wasseranteile werden auf diese Weise zurückgehalten, gesammelt und gelangen in einen Wassersammeiraum. In regelmäßigen Intervallen wird das hier gesammelte Wasser abgelassen, wobei dies in regelmäßigen zeitlichen Intervallen erfolgen kann oder nach einer bestimmten Fahrstrecke, oder es kann im Kraftstofffilter ein Wasserstandssensor vorgesehen sein, der zur Auslösung eines Signals führt, wenn das Wasser im Wassersammeiraum einen entsprechend hohen Füllstand erreicht hat.
Das Wasser kann jedoch nicht ohne weiteres in die Umwelt abgelassen werden, da es Schadstoffe enthält, beispielsweise geringfügige Mengen an Kraftstoff, die im Wasser gelöst sind. Es ist daher bekannt, das Wasser beispielsweise mittels eines Aktivkohlefilters zu filtern, um es in einer ökologisch unbedenklichen Reinheit ablassen zu können.
Bei diesem bekannten Verfahren ist nachteilig, dass der Zustand der Aktivkohle kaum überwacht werden kann, so dass nicht auszuschließen ist, dass die Aktivkohle auch dann noch verwendet wird, wenn sie mit Schadstoffen so weit aufgesätigt ist, dass der gewünschte Reinheitsgrad des durch den Aktivkohlefilter geleiteten Wassers nicht mehr sichergestellt werden kann. Der Aktivkohlefilter unterliegt somit einem gewissen Verschleiß, auch wenn er sich nicht verbraucht, aber doch dadurch, dass seine
Rückhaltefähigkeit für Schadstoffe mit der Zeit abnimmt. Dadurch wird die Betriebssicherheit infofern beeinträchtigt, als es kaum ohne weiteres erkennbar ist, ob ein Aktivkohlefilter wirksam ist oder nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass dieses eine möglichst konstante Wirksamkeit und hohe Betriebssicherheit aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Kraftstofffilter anzugeben.
Diese Erfindung wird durch das Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1 und durch einen Kraftstofffilter ge- maß Anspruch 13 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Schadstoffe innerhalb des abgeschiedenen Wassers fotokatalytisch zu zersetzen, die Verwendung eines Fotokatalysators bedeutet vorteil- haft, dass der Katalysator, also die für die Reinigung des Wassers relevante Substanz, sich weder verbraucht noch durch angelagerte, zurückgehaltene Schadstoffe zugesetzt wird, so dass die Wirksamkeit der verwendeten Reinigungseinrichtung unverändert bleibt und insofern verschleißfrei ist. Die Katalyse erfolgt vorschlagsgemäß derart, dass der Fotokatalysator von einem
Licht geeigneter Wellenlänge beleuchtet wird, so dass der Katalysator aufgrund seiner Absorptionsfähigkeit für das einstrahlende Licht Energie aufnimmt und insgesamt einen energiereicheren Zustand annimmt. Dieser Zustand ist insofern instabil, als der Katalysator die überschüssige Energie an Sauerstoff abgibt, mit welchem er in Berührung kommt. Also an Sauerstoff, der in dem abgeschiedenen Wasser, welches sich im Wassersammelbehälter befindet, enthalten ist. Der Sauerstoff geht infolgedessen in einen energetisch höheren Zustand über, in welchem er als „Singulett-Sauerstoff" bezeichnet wird. Dieser Sauerstoff in seiner angeregten Form als Singulett-Sauerstoff ist ein stark reagierender Stoff, so dass der im Wasser gelöste Kraftstoff oder auch andere Kohlenwasserstoffe durch Sauerstoffradikale des Singulett-Sauerstoffs zersetzt werden. Das abgeschiedene Wasser wird vorschlagsgemäß für eine solche Zeitdauer behan- delt, dass es anschließend einen vorbestimmten Gehalt an
Restkraftstoff erreicht oder unterschreitet. Dabei ist davon auszugehen, dass eine bestimmte prozentuale Menge an Fotokatalysator innerhalb des Wassers bei einer vorgegebenen Temperatur eine vorgegebene Zeitdauer erfordert, um zuverlässig die Schadstoffe auf den erwähnten vorbestimmten Gehalt zu reduzieren.
Mit höheren Temperaturen nimmt die Wirkungsweise des vorschlagsgemäßen Verfahrens zu. Für den Betrieb eines Automo- bils, insbesondere beispielsweise eines Lastkraftwagens, bedeutet dies, dass das Temperaturniveau des Kraftstoffs - und damit das Temperaturniveau des abgeschiedenen Wassers - die kata- lytische Reaktion begünstigt. Dabei ist davon auszugehen, dass nur ein geringer Anteil des aus einem Vorratstank des Automo- bils geförderten Kraftstoffs zum Betrieb der Brennkraftmaschine benötigt wird, und dass der überwiegende Teil des Kraftstoffs im Kreislauf gepumpt wird, nämlich zum Vorratstank zurückgefördert wird. Dieser Überschuss an Kraftstoff stellt sicher, dass zum Betrieb der Brennkraftmaschine stets eine ausreichend große Kraftstoffmenge verfügbar ist. Zudem dient der im Überschuss und im Kreislauf geförderte Kraftstoffanteil dazu, temperaturbelastete Komponenten zu kühlen, wie beispielsweise eine Hochdruck-Einspritzpumpe.
Im Betrieb kann daher der Kraftstoff im Filter Temperaturen von
80 °C und mehr aufweisen. Durch dieses vergleichsweise hohe - A -
Temperaturniveau ist sichergestellt, dass bereits eine vergleichsweise kurze Verweildauer von beispielsweise 20 bis 30 Minuten ausreicht, um sicherzustellen, dass der Schadstoffanteil im abgeschiedenen Wasser den vorbestimmten Gehalt erreicht oder unterschreitet. Da das so katalytisch gereinigte Wasser bis auf Trinkwasserqualität gereinigt werden kann, kann vorgesehen sein, das Wasser nach der erforderlichen Behandlungsdauer automatisch in die Umwelt abzulassen, wo es verdunsten kann. Auf diese Weise kann das Fassungsvermögen des Wasser- Sammelbehälters gering gehalten werden, so dass der vorschlagsgemäße Kraftstofffilter mit besonders kleinen baulichen Abmessungen ausgestaltet sein kann und auch in beengten räumlichen Verhältnissen problemlos untergebracht werden kann, wie sie beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs herrschen.
Vorteilhaft wird der im Wasser enthaltende Kraftstoff in Kohlendioxid umgewandelt, also in ein unbedenkliches Gas, welches problemlos in die Umwelt abgelassen werden kann. Auf diese Weise kann das CO2 oder auch andere ökologisch unbedenkliche Reaktionsprodukte der katalytischen Reaktion aus dem Wasser entfernt werden oder teils auch gelöst im Wasser verbleiben, ohne das die ökologische Verträglichkeit des Wasser hierdurch beeinträchtigt wird. Vielmehr kann das Wasser unbe- denklich in die Umwelt abgelassen werden.
Insbesondere das vorbenannte Kohlendioxid kann gasförmig aus dem Wasser ausgeschleust werden. Als ein ohnehin natürlich in der Umgebungsluft vorkommendes Gas ist es ökologisch unbedenklich.
Um dem Fotokatalysator die erforderliche Energie zuzuführen, wird er vorteilhaft mit sichtbarem Licht im Wellenlängenbereich von 600 bis 830 Nanometern (nm) bestrahlt, wobei besonders vorteilhaft eine hohe Wirksamkeit des Fotokatalysators bei Be- strahlung im Wellenlängenbereich von 600 bis 730 nm erzielbar ist.
Vorteilhaft kann in an sich bekannter Weise, wie bereits weiter oben erwähnt, der Kraftstoff im Überschuss zur Brennkraftmaschine bzw. zu einer Hochdruckpumpe gefördert werden, um diese zu kühlen. Dabei wird ebenfalls in an sich bekannter Weise der Kraftstoff im Überschuss gefördert, so dass ein erheblicher, nicht benötigter Anteil des Kraftstoffs in den Vorratstank zurückgefördert wird. Da das Wasser aus dem Kraftstoff abgeschieden wird, bevor der Kraftstoff zur Brennkraftmaschine bzw. der Hochdruckpumpe gefördert wird, weist der in den Vorratstank zurückfließende Kraftstoff einen niedrigeren Wassergehalt auf als die übrige Kraftstoffmenge, die im Vorratstank vorhanden ist. Auf diese Weise wird zuverlässig das Wasser aus dem gesamten Kraftstoff System entfernt. Sollte sich ein unerwünscht großer Wasseranteil im Kraftstoff befinden, so führt dies nicht zu einer plötzlichen Überlastung des Wasserabscheiders bzw. des Kraftstofffilters, in dem der Wasserabscheider vorgesehen ist, denn es wird für die Versorgung der Brennkraftmaschine ja nur ein Bruchteil der insgesamt geförderten Kraftstoffmenge benötigt. Auch wenn sich beispielsweise durch Kondensationserscheinungen o. dgl. zusätzliches Wasser im Vorratstank ansammeln sollte, ist durch die erwähnte Kreislaufbehandlung des Kraftstoffs sichergestellt, dass ein erhöhter Wasseranteil automatisch abgebaut wird.
Dementsprechend kann es auch vorteilhaft vorgesehen sein, Wasser bewusst in den Vorratstank zu leiten: Wenn beispiels- weise eine Entleerung des Wassersammeiraumes in bestimmten Intervallen vorgesehen ist und nicht eine automatische Entleerung des Wassersammeiraums bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes, so kann ggf. nicht ausgeschlossen werden, dass die im Kraftstoff enthaltende Wassermenge zwischen zwei derartigen Entleerungen das Füllvolumen des Wassersammeiraumes übersteigt. Um in diesem Fall sicherzustellen, dass kein Wasser in die wasserempfindlichen Aggregate oder Nebenaggregate der Brennkraftmaschine gelangt, kann abgeschiedenes Wasser, welches das Fassungsvermögen des Wassersammeiraumes übersteigt, in den Vorratstank zurückgefördert werden, um in jedem Fall sicherzustellen, dass die wasserempfindlichen technischen Aggregate geschont werden.
Vorteilhaft kann die vorschlagsgemäße Verfahrensweise so lange durchgeführt werden, bis das Wasser einen vorbestimmten Gehalt an Restkraftstoff von 1 ppm aufweist. Durch die vorgeschlagene Verfahrensweise lässt sich ein derart niedriger Restwert erreichen, so dass das Wasser bis zum Erreichen einer regelrechten Trinkwasserqualität behandelt werden kann. Dementsprechend problemlos ist es auch grundsätzlich, das behan- delte Wasser mit einer derartigen Trinkwasserqualität in die Umgebung abzugeben.
Um sicherzustellen, dass die katalytisch angeregten Reaktionen auch vollumfänglich, also mit optimaler Wirksamkeit, ablaufen können, ist es erforderlich, dass ein ausreichender Sauerstoffgehalt im Wasser vorliegt. Um diesen Sauerstoffgehalt im Wasser sicherzustellen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass dem Wasser zusätzlich zu seinem ohnehin vorhandenen Sauerstoffgehalt Sauerstoff zugeführt wird. Dies kann beispielsweise da- durch erfolgen, dass Luft in das Wasser eingebracht wird, so dass der in der Umgebungsluft enthaltende Luftsauerstoff für die gewünschte Sauerstoffanreicherung des zu behandelnden Wassers Sorge trägt. Bei einem derartigen Eintrag von Gas in das zu behandelnde Wasser muss andererseits eine Entgasung vorge- sehen sein, in deren Rahmen beispielsweise das gasförmige
CO2 ausgeschleust werden kann, welches als Reaktionsprodukt vorliegt.
Aus der Praxis ist es bekannt, eine sogenannte Tankentlüftung bei Kraftstofffiltern vorzusehen, also eine Leitung, durch welche aus dem Kraftstoff abgeschiedene Luftblasen zusammen mit Kraftstoff in den Kraftstoff-Vorratstank zurückgeführt werden. Vorteilhaft kann die Ausschleusung des als CO2 vorliegenden Reaktionsproduktes über diese ohnehin vorhandene Tankentlüftung erfolgen.
Alternativ zum Einbringen von Umgebungsluft kann vorgesehen sein, dass der Sauerstoff mittels eines Sauerstofflieferanten zugeführt wird, also in chemisch gebundener Form. So kann beispielsweise vorgesehen sein, Kaliumpermanganat als Festkör- per, z. B. in Granulatform oder Tablettenform, mit dem Wasser in Berührung zu bringen, so dass die jeweils benötigte Sauerstoffmenge automatisch bereitgestellt wird und das Kaliumpermanganat in gewissen Intervallen, beispielsweise anlässlich eines geplanten Werkstattaufenthaltes, ausgetauscht wird.
Vorteilhaft kann ein solcher chemischer Sauerstofflieferant am Filtereinsatz eines Kraftstofffilters angeordnet werden, so dass beim regelmäßigen Auswechseln des Filtereinsatzes gleichzeitig auch sichergestellt wird, dass ein neuer Sauerstofflieferant be- reitgestellt und somit die Wirksamkeit der katalytischen Behandlung des abgeschiedenen Wassers sichergestellt wird.
Es sind verschiedene Fotokatalysatoren bekannt, beispielsweise Titandioxid. Vorteilhaft wird für das vorschlagsgemäße Verfah- ren allerdings entweder mit Platin dotiertes Titandioxid verwendet, oder ein Fotokatalysator, der von der Firma Prosys GmbH / Bremen / Deutschland vertrieben wird und bei dem es sich um einen Farbstoff handelt, der strukturell mit dem Blattfarbstoff Chlorophyll verwandt ist.
Ein vorschlagsgemäß ausgestalteter Kraftstofffilter, wie er als Nebenbaugruppe zu einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann und beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann, enthält in an sich bekannter Weise einen Wasser- abscheider und einen Wassersammeiraum, der das aus dem
Kraftstoff abgeschiedene Wasser aufnimmt. Im Wassersammei- raum ist der Fotokatalysator vorgesehen, der mit dem Wasser in Kontakt steht. Weiterhin ist im Wassersammeiraum eine Lichtquelle vorgesehen, welche ein solches Licht aussendet, beispielsweise in einer solchen Wellenlänge, dass dieses Licht zur Aktivierung des Fotokatalysators geeignet ist.
Dabei kann als Lichtquelle entweder ein Licht erzeugendes Element vorgesehen sein, beispielsweise eine Lampe, wobei diese Lampe beispielsweise als LED ausgestaltet sein kann mit dem Vorteil, dass eine derartige LED-Lichtquelle wasserdicht vergossen sein kann, in hohem Maße schwingungsresistent ist und eine lange Lebensdauer aufweist.
Als Lichtquelle im Sinne des vorliegenden Vorschlags kann al- lerdings auch ein Licht leitendes Element bezeichnet sein, wie beispielsweise eine Lichtleitfaser aus Glas oder andere für die gewünschte Wellenlänge transparente Materialien, so dass in beiden Ausführungsarten, also als lichterzeugendes oder als lichtleitendes Element die Lichtquelle im Sinne des vorliegenden Vorschlages dazu dient, das geeignete Licht auf den Fotokatalysator einwirken zu lassen.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Fotokatalysator auf einem für das Licht transparenten Substrat aufgetragen ist. Auf diese Weise kann das Substrat nicht nur als Träger für den Fotokatalysator dienen, sondern auch als Lichtleiter. Ein derartiges Substrat kann beispielsweise ein Form von Platten, Stäben, Fasern o. dgl. vorliegen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, im Wassersammeitank eine Art Kissen vorzusehen, wobei dieses Kissen aus einer Vielzahl lichtleitender Fasern besteht, die in geordneter oder ungeordneter Form angeordnet sind und auf ihrer Oberfläche mit dem Fotokatalysator beschichtet sein. Die Fasern können als ein Ballen aus einem ungeordneten Fasergespinst angeordnet sein, oder geordnet zu einem Faserbündel, einem Gelege, Gewirke oder Gestrick zusammengefasst sein, wobei insbesondere die erwähnten geordneten Faseranordnun- gen es ermöglichen, das den Fotokatalysator anregende Licht an definierten Stellen, beispielsweise den Stirnenden der Fasern, in die Fasern einzukoppeln.
Der vorzugsweise verwendete Fotokatalysator, der als platindotiertes Titandioxid oder als strukturell mit dem Blattfarbstoff Chlorophyll verwandter Farbstoff vorliegt, bildet eine nahezu glasharte Oberfläche, so dass die Berührungen oder Bewegungen der einzelnen Fasern gegeneinander nicht zu einem unerwünschten Abrieb des Fotokatalysators führen. Vielmehr verbleibt dieser auf den einzelnen Fasern, so dass er optimal mit Licht beschickt werden kann, wenn die Fasern beispielsweise an einer oder an mehreren Stellen an eine Licht erzeugende Lichtquelle angeschlossen werden.
Der Fotokatalysator kann insbesondere als monatomare Lage auf einem Substrat vorliegen, so dass er gleichermaßen wirksam angeregt wird, unabhängig davon, ob das Licht von innen durch das Substrat geleitet wird oder außen auf das Substrat auftrifft.
Alternativ zu den erwähnten Fasern kann vorgesehen sein, dass das Substrat in Form einer Vielzahl von Trägerkörperchen vorliegt, die frei beweglich sind und somit durch ständige Bewegungen des Wassers im Wassersammeiraum, beispielsweise durch die von der Brennkraftmaschine induzierten Vibrationen, dafür sorgen, dass sämtliche Anteil des Wassers mit dem Fotokatalysator in Kontakt kommen und somit behandelt werden. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Substrat bzw. die mit dem Fotokatalysator beschichteten Trägerkörperchen ein spezi- fisches Gewicht aufweisen, welches möglichst nahe dem spezifischen Gewicht des zu behandelnden Wassers ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die erwähnten Durchmischungsbewegungen mit maximaler Effizienz ablaufen und dass sich beispielsweise nicht sämtliche Trägerkörperchen „bleischwer" auf dem Boden des Wassersammeiraums ablagern oder aufgrund zu hoher Auftriebskräfte eine geschlossene Schwimm- schicht bilden, denn in beiden vorgenannten Fällen wäre nur ein geringer Austausch zwischen der Gesamtfläche des mit dem Fotokatalysator beschichteten Substrats und dem umgebenden Wasser gewährleistet.
Bei derart frei beweglichen Trägerkörperchen innerhalb des Wassersammeiraums kann vorteilhaft ein Durchmischungskörper vorgesehen sein, der die Durchmischung der Trägerkörperchen bewirkt. Bei derartigen Durchmischungskörpern kann es sich beispielsweise um fest im Wassersammeiraum angeordnete Hinderniskörper handeln, beispielsweise fest angeordnete Streben, Platten o. dgl., so dass bei Bewegungen des Kraftstofffilters, in denen das Wasser innerhalb des Wassersammeiraums in Bewegung gerät oder bei einwirkenden Fliehkräften, bei de- nen die Trägerkörperchen innerhalb des Wassersammeiraums ihre Lage verändern, eine Durchmischung der Trägerkörperchen erzwungen wird aufgrund des Kontaktes der Trägerkörperchen mit derartigen Hinderniskörpern.
Alternativ kann der erwähnte Durchmischungskörper als teilbeweglicher Körper ausgestaltet sein, beispielsweise als eine gelenkig angeordnete Platte oder als eine an einer Schnur mit einem gewissen Bewegungsradius festgelegte Kugel, so dass dieser Durchmischungskörper aufgrund seiner Beweglichkeit zu ei- ner verbesserten Durchmischung der beweglichen Fotokatalysa- tor-Trägerkörperchen und des Wassers führt, dass die Teilbeweglichkeit eines derartigen Durchmischungskörpers begrenzt ist, kann beispielsweise vorgesehen sein, um Beschädigungen empfindlicher Einbauelemente des Kraftstofffilters auszuschlie- ßen.
Schließlich kann vorgesehen sein, den erwähnten Durchmischungskörper als frei beweglichen Körper auszugestalten, beispielsweise in Form einer frei umherrollenden Kugel, die auf- grund von Motorvibrationen, oder aufgrund des Überfahrens von
Bodenunebenheiten, oder aufgrund von Fliehkräften beim Durchfahren von Kurven ihre Lage im Wassersammeiraum ändert und damit zu einer Vermischung und Verwirbelung der Sub- strat-Trägerkörperchen und des zu behandelnden Wassers führt.
Vorteilhaft kann in an sich bekannter Weise der Kraftstofffilter einen auswechselbaren Filtereinsatz aufweisen. Die Lichtquelle kann als elektrisch betriebenes lichterzeugendes Element ausgestaltet sein, welches vorteilhaft an einem solchen auswech- seibaren Filtereinsatz angeordnet sein kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Auswechseln des Filtereinsatzes stets eine neue Lichtquelle zum Einsatz kommt, so dass deren optimale Wirksamkeit sichergestellt ist. Ebenso kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Fotokatalysator im Rahmen geplanter Werkstattaufenthalte ausgewechselt wird, so dass sichergestellt ist, dass keine unvorhergesehenen Beschädigungen an dem Substrat, welches den Fotokatalysator trägt, zu einer ungeplan- ten Beeinträchtigung der fotokatalytischen Wirksamkeit führen.
Der Fotokatalysator kann vorteilhaft am Filtereinsatz gehalten sein, so dass er gemeinsam mit dem Filtereinsatz in regelmäßig vorgesehenen Serviceintervallen ausgetauscht wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise mechanische Beschädigungen durch Abrieb des Fotokatalysators vom Substrat oder durch Bruch des Substrats sich nicht langfristig nachteilig auswirken können. Beispielsweise kann am Filtereinsatz ein flüssigkeitsdurchlässiger Behälter vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Siebes, Beutels oder Korbes, wobei sich der Fotokatalysator innerhalb dieses Behälters befindet.
Vorteilhaft kann die Lichtquelle am Filtereinsatz gehalten sein, so dass durch den regelmäßig vorgesehenen Austausch des Filtereinsatzes auch stets eine Erneuerung der Lichtquelle erfolgt. Somit wird Alterungserscheinungen der Lichtquelle vorgebeugt und vielmehr sichergestellt, dass die Lichtquelle das zur Anre- gung des Fotokatalysators erforderliche Licht in dem gewünschten Wellenlängenbereich bereitstellt.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein das die elektrische Zuleitung, die zum Wasserstandssensor und / oder zur Lichtquelle führt, abschnittsweise durch den Filtereinsatz verläuft. So ist eine problemlose Anordnung der Lichtquelle nicht nur am Gehäuse des Kraftstofffilters, sondern auch wandungsfern im Inneren des Wassersammeiraumes möglich, um eine optimale Beleuchtung des Fotokatalysators zu ermöglichen, und ohne die Erfordernis einer separat zu verlegenden, in das Innere des Wassersammeiraumes verlaufenden elektrischen Zuleitung.
Vorteilhaft kann der Kraftstofffilter in an sich bekannter Weise einen Wasserstandssensor aufweisen. Dieser kann, wie weiter oben bereits erwähnt, dazu dienen, den Füllstand des Wassers im Wassersammeiraum zu überwachen und bei Überschreiten einer vorgegebenen Füllstandsmenge ein Signal auszulösen. Da derartige Wasserstandssensoren üblicherweise elektrisch bzw. elektronisch arbeiten und beispielsweise den elektrischen Widerstandwert des dem Wasserstandssensor anliegenden Umgebungsmediums erfassen, ist eine elektrische Leitung vorgesehen, die zum Wasserstandssensor führt. In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise kann daher vorgesehen sein, nahe dem Wasserstandssensor auch das elektrisch betriebene, licht- nerzeugende Element der Lichtquelle vorzusehen, so dass beispielsweise einfach ein mehradrigeres Kabel verlegt werden kann, welches sowohl an den Wasserstandssensor als auch an die Lichtquelle angeschlossen wird. Insbesondere können vor- teilhaft der Wasserstandssensor und die Lichtquelle zu einer gemeinsam handhabbaren Baugruppe zusammengefasst sein, beispielsweise indem beide in einem gemeinsamen Träger oder Gehäuse angeordnet sind, so dass nicht nur die Leitungsführung sondern auch die Montage für beide Komponenten vereinfacht wird. Die Erfindung wird anhand der rein schematischen Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Kraftstofffilter und die
Fig. 2 - 4 unterschiedliche Ausführungsformen von mit dem Fotokatalysator beschichtetem Substrat.
In Fig. 1 ist mit 1 insgesamt ein Kraftstofffilter bezeichnet, der ein topfartiges bzw. becherartiges Gehäuse 2 aufweist, welches mit einem abnehmbaren Deckel 3 verschlossen ist, indem der Deckel 3 beispielsweise als Schraubdeckel ausgeführt ist.
Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein herausnehmbarer Filtereinsatz 4 angeordnet, der zwischen einer oberen Endscheibe 5 und einer unteren Endscheibe 6 ein Filtermedium 7 in Form eines ringförmig verlaufenden Papierfaltenfilters aufweist. Kraftstoff ge- langt durch einen Einlass 8 in den Kraftstofffilter 1 und tritt radial von außen nach innen durch das Filtermedium 7 hindurch. Der gefilterte Kraftstoff sammelt sich radial innerhalb vom Filtermedium 7, also auf der Reinseite des Kraftstofffilters 1 , und steigt an einem zentralen Rohr 9 auf, welches in seinem oberen Be- reich Durchtrittsöffnungen aufweist. Bei ausreichendem Flüssigkeitsstand gelangt der filtrierte Kraftstoff in das Innere des Rohres 9 und gelangt von dort in einen Auslass 10, durch welchen der gereinigte Kraftstoff den Kraftstofffilter 1 verlässt.
Das Filtermedium 7 ist hydrophobiert und dient nicht nur dazu, den Kraftstoff zu filtrieren, sondern auch dazu, Wasser aus dem Kraftstoff abzuscheiden. Aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes setzt sich das abgeschiedene Wasser auf der Rohseite des Kraftstofffilters 1 unten ab. Die untere Endscheibe 6 ist zu diesem Zweck wasserdurchlässig ausgestaltet, so dass das abgeschiedene Wasser in einen Wassersammeiraum 1 1 gelangt und dort zunächst vorhandenen Kraftstoff verdrängt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Filtermedi- um 7 als Hauptfilter, nämlich für den Kraftstofffilter, und gleichermaßen auch als Wasserabscheider. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, den Wasserabscheider als Vorfilter auszugestalten, so dass in diesem Fall zwei verschiedene Behandlungsstufen für den Kraft- Stoff vorgesehen wären, nämlich einmal der Vorfilter samt Wasserabscheider, und andererseits der Hauptfilter mit einem im Vergleich zum Vorfilter höheren Filterwirkung.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine reinseitige Wasserabscheidung zusätzlich oder alternativ zu der dargestellten rohseitigen Wasserabscheidung vorgesehen sein, indem auf der Reinseite des Kraftstofffilters 1 ein Wasserabscheider vorgesehen ist.
Als Wassersammeiraum wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags der Bereich des Kraftstofffilters 1 bezeichnet, in welchem das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser vorliegt. Rein beispielhaft ist vorgesehen, dass sich der Wassersammel- raum 1 1 innerhalb des Gehäuses 2 befindet. Abweichend von diesem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Wasser- sammelraum 1 1 jedoch auch - zumindest teilweise - außerhalb des Gehäuses 2 vorliegen.
Zudem kann der Wassersammeiraum 1 1 auf mehrere einzelne Kammern aufgeteilt sein: Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Wassersammeiraum 1 1 eine obere Sammelkammer 12 und eine untere Behandlungskammer 14 aufweist. Dabei ist schematisch ein Ventil 15 angedeutet, durch welches zunächst in der Sammelkammer 12 gesammeltes Was- ser in die Behandlungskammer 14 des Wassersammeiraumes
1 1 gelangen kann, wenn sich dieses Ventil 15 in seiner Offen- stellung befindet. Nach entsprechender Behandlung wird das gereinigte Wasser aus der Behandlungskammer 14 mittels eines Ablassventils 16 abgelassen, wobei dieses Ablassventil 16, wie in Fig. 1 angedeutet, nicht unmittelbar im Gehäuse 2 des Kraft- stofffilters 1 angeordnet sein muss, sondern sich vielmehr in einer schematisch angedeuteten Ablassleitung 17 befinden kann. In der Behandlungskammer 14 ist eine Vielzahl von frei beweglichen Trägerkörperchen 18 vorgesehen, die jeweils aus einem mit dem Fotokatalysator beschichteten Substrat bestehen und beispielsweise kugelförmig vorliegen. Diese Trägerkörperchen
18 weisen ein spezifisches Gewicht auf, welches dem des zu behandelnden Wassers möglichst nahe kommt, so dass die Trägerkörperchen 18 innerhalb der Behandlungskammer 14 möglichst gleichmäßig im Wasser verteilt sind. Bei dem Fotoka- talysator handelt es sich um einen strukturell mit dem Chlorophyll verwandten Farbstoff und dieser wird mittels Licht im Wellenlängenbereich von 600 - 730 nm beleuchtet. Hierzu sind zwei Lichtquellen 19 vorgesehen, deren elektrische Zuleitungen mit 20 gekennzeichnet sind.
Alternativ zu dem beschriebenen Ausfürungsbeispiel kann mit Platin dotiertes Titandioxid als Fotokatalysator verwendet werden.
Weiterhin ist in der Behandlungskammer 14 eine Kunststoffkugel als Durchmischungskörper 21 frei beweglich angeordnet, so dass diese Kunststoffkugel durch ihre Bewegungen innerhalb der Behandlungskammer 14 für eine Art „umrühren" sorgt und für eine optimale Grenzflächenwirkung zwischen dem Wasser und den Trägerkörperchen 18 sorgt.
Ein Entlastungsventil 22 ist im Wassersammeiraum 1 1 im Bereich der Sammelkammer 12 vorgesehen und wenn der Wasserfüllstand innerhalb der Sammelkammer 12 ein gewisses Maß übersteigt, welches beispielsweise mittels eines oberen Wasserstandssensors 23 erfasst wird, kann dieses Entlastungsventil 22 kurzfristig geöffnet werden, um eine gewisse Wassermenge in den Kraftstofftank zurückzufordern und einen unerwünscht hohen Anstieg des Wasserspiegels innerhalb des Gehäuses 2 zu vermeiden.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass als Lichtquelle kein lichterzeugendes Element in der Behandlungskammer 14 angeordnet ist, sondern lediglich ein lichtleitendes Element. Beispielsweise kann das Licht durch Lichtleitfasern oder durch optisch transparente Stäbe, Platten oder andere Körper in die Behandlungskammer 14 eingebracht werden und dort den Fotokatalysator bestrahlen, der beispielsweise - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - in Granulatform vorliegt. Beispielsweise kann als Material für derartige Lichtleiter ein transparenter Kunststoff verwendet werden, der in dem verwendeten Wellenlängenbereich - bei dem Ausführungsbeispiel also 600 bis 730 nm - gegen Kraftstoffe, Wasser und im Kraftstoff befindliche Stoffe resistent ist. Als solches Material kommt beispielsweise PMMA in Frage, da dieses Material bis 1 10° temperaturfest ist und beispielsweise als Spritzgussteil ausgestaltet werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen Abschnitt einer Lichtleitfaser in stark vergrößertem Maßstab. Diese Lichtquelle 19 stellt also kein lichterzeugendes Element, sondern ein lichtleitendes Element dar. Sie kann wie vorbeschrieben dazu dienen, den Fotokatalysator zu bestrahlen, der auf einem anderen Substrat innerhalb der Sammelkammer 14 vorliegt. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, die Lichtquelle 19 selbst mit dem Fotokatalysator zu beschichten. Das Licht wird stirnseitig, also axial in diese Lichtquelle 19 eingekoppelt und breitet sich über die gesamte Länge dieser Lichtleitfaser aus. Durch die entsprechende Oberflächenbeschaffenheit der Lichtleitfaser ist sichergestellt, dass das Licht nicht verlustfrei bis zur anderen Stirnfläche der Lichtleitfaser transportiert wird, sondern dass vielmehr über die gesamte Län- ge der Lichtleitfaser Licht radial nach außen über deren zirkum- ferente Oberfläche abgegeben wird.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle 19, die als lichtleitendes Element ausgestaltet ist. Das Licht wird entsprechend den eingezeigten Pfeilen in eine Schmalseite einer Platte dieses Lichtleiters eingekoppelt, breitet sich innerhalb der Platte aus und tritt in eine Vielzahl von Zapfen ein, die auf der Plattenoberfläche vorgesehen sind.
Fig. 4 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel einer als lichtleitendes Element ausgestalteten Lichtquelle 19. Auch hierbei wird Licht in die Schmalseite einer Platte eingekoppelt, wobei auf dieser Platte nicht eine Vielzahl von Zapfen, sondern eine Vielzahl von Lamellen vorgesehen ist, die ebenfalls aus für das entsprechende Licht transparentem Werkstoff bestehen und so das eingekoppelte Licht über eine möglichst große Oberfläche abgeben und damit eine intensive Behandlung des der Lichtquelle 19 umgebenden Wassers ermöglichen.
Andere Ausführungsvarianten von Lichtquellen 19 sind in vielfältiger Ausgestaltung möglich. So kann beispielsweise ein offenporiger Schaum oder Schwamm als Substrat verwendet werden, der mit dem Fotokatalysator beschichtet und vom Wasser durchströmbar ist. Eine ähnliche Substratstruktur kann durch
Sintern von Einzelkörpern erzielt werden.
Das Ventil 15 öffnet, wenn der obere Wasserstandssensor 23 einen entsprechend hohen Wasserstand detektiert und die fest- gelegte Mindestzeit abgelaufen ist, die als Behandlungsdauer festgelegt ist und während welcher Zeitdauer das Wasser in der Behandlungskammer 14 fotokatalytisch behandelt worden ist, und wenn zuvor die Behandlungskammer 14 mittels des Ablassventils 16 entleert wurde. Sollte die Sammelkammer 14 noch nicht entleert worden sein bzw. die erforderliche Mindest-
Behandlungsdauer noch nicht erreicht worden sein, so löst der bis zum Wasserstandssensor 23 angestiegene Wasserstand das kurzfristige Öffnen des Entlastungsventils 22 aus, wie weiter oben beschrieben.
Das Ablassventil 16 öffnet automatisch, wenn die Wasseraufbereitung innerhalb der Sammelkammer 14 abgeschlossen ist, also die hierzu vorgesehen Mindestverweildauer des Wassers in der Behandlungskammer 14 erreicht worden ist.
Über das Ventil 15 kann auch zusätzlich Luft in die Sammelkammer 14 eingebracht werden, beispielsweise mittels einer Art Venturidüse, so dass das in die Sammelkammer 14 einströmende Wasser gleichzeitig beim Einströmen in die Sammelkammer 14 mit Luft und somit mit Sauerstoff angereichert wird.
Alternativ dazu kann ein Sauerstoffeintrag durch einen chemischen Sauerstofflieferanten, wie beispielsweise Kaliumpermanganat erfolgen. Dieser Sauerstofflieferant kann beispielsweise in Granulatform oder in Tablettenform in das zu behandelnde Wasser eingebracht werden.
Ein unterer Wasserstandssensor 24 ist vorgesehen, um das unterste vorgesehene Füllniveau mit zu behandelndem Wasser zu erfassen. Sollte sich im Kraftstoff kein abgeschiedenes Wasser mehr befinden, beispielsweise weil der Kraftstoff bereits mehrfach im Kreislauf geführt wurde und sämtliches Wasser abgeschieden, in der Behandlungskammer behandelt und anschließend über das Ablassventil 16 abgelassen worden ist, so wird mit Hilfe dieses unteren Wasserstandssensors 24 erfasst, dass unmittelbar vor dem Ventil 15 kein Wasser vorliegt, sondern ausschließlich Kraftstoff, so dass in diesem Fall das Öffnen des Ventils 15 unterbleibt und somit verhindert wird, dass reiner Kraftstoff in die Behandlungskammer 14 geleitet wird.
Um zuverlässig sicherzustellen, dass kein Kraftstoff in die Umwelt gelangen kann, also beispielsweise durch das Ablassventil 16 abgelassen werden kann, kann ein Quellelement vorgesehen sein, welches beispielsweise in der Ablassleitung 17 angeordnet sein kann. Dieses Quellelement ist gegen Wasser beständig, quillt aber in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen auf und ver- schließt somit die Ablassleitung 17. Das Ansprechen dieses
Quellelementes kann entweder sensorisch überwacht werden, so dass anschließend eine Fehlermeldung beispielsweise beim Betreiber der Brennkraftmaschine, beispielsweise dem Fahrzeugführer, angezeigt wird. Alternativ kann eine entsprechende Alarmierung ausgelöst werden, wenn der obere Wasserstandssensor über einen vorgegebenen, unzulässig langen Zeitraum die Anwesenheit eines entsprechend hohen Wasserstandes im Kraftstofffilter 1 detektiert. Ein solcher unzulässig hoher Wasserstand würde sich automatisch ergeben, wenn das Quellelement angesprochen hat und die Ablassleitung 17 verschlossen hat, so dass dann kein Wasser mehr aus dem Kraftstofffilter 1 abgelassen werden könnte.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Abscheiden von Wasser aus zum Betrieb einer Brennkraftmaschine dienenden Kraftstoff, wobei der Kraftstoff aus einem Vorratstank entnommen wird, und in einen Wasserabscheider geleitet wird, in welchem das Wasser zunächst aus dem Kraftstoff abgeschieden und in einen Wassersammeiraum geleitet wird, wobei der Kraftstoff, nachdem das Wasser abgeschieden worden ist, zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird, und das im Wassersammeiraum gesammelte Wasser nach einer Verweildauer, die es im Wassersammeiraum ver- bracht hat, aus dem Wassersammeiraum abgelassen wird, wobei aus dem Wasser darin gelöste Kraftstoffanteile entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeschiedene Wasser fotokatalytisch behandelt wird, wobei zur Anregung des Katalysators dieser von Licht geeigneter Wellenlänge beleuchtet wird, so dass der Katalysator aufgrund der Absorption des Lichts einen energiereicheren Zustand annimmt, dann Energie an im Wasser ge- löst vorhandenen Sauerstoff abgibt, so dass dieser in einen als Singulett-Sauerstoff bezeichneten energetisch höheren Zustand übergeht, und wobei Schadstoffe wie der im Wasser gelöste Kraftstoff oder andere Kohlenwasserstoffe durch Sauerstoffra- dikale des Singulett-Sauerstoffs zersetzt werden, und wobei das Wasser für eine solche Zeitdauer behandelt wird, dass es anschließend einen vorbestimmten Gehalt an Restkraftstoff erreicht oder unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der im Wasser enthaltene Kraftstoff in Kohlendioxid umgewandelt und das Reaktionsprodukt der katalytischen Reaktion aus dem Wasser entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt als gasförmiges CO2 aus dem Wasser ausgeschleust wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt ausgeschleust wird, indem das Reaktionsprodukt über eine in einem Kraftstofffilter ohnehin vorgesehene so genannte Tankentlüftung entlüftet wird, in- dem das Reaktionsprodukt zusammen mit aus dem Kraftstoff abgeführten Luftblasen in den Tank gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff, nachdem das Wasser abgeschieden worden ist, im Überschuss zu der Brennkraftmaschine und / oder zu einer Hochdruckpumpe gefördert wird, und dass eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht benötigte Kraftstoffmenge in einen Vorratstank zu- rückgefördert wird, wobei der zum Vorratstank zurückgeförderte Kraftstoff einen niedrigeren Wassergehalt aufweist als die übrige, im Vorratstank vorhandene Kraftstoffmenge.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Kraftstoff abgeschiedener Wasseranteil, der das Fassungsvermögen des Wassersammeiraums übersteigt, in einen Vorratstank zurückgefördert wird, aus welchem der Kraftstoff entnommen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem fotokatalytisch zu behandelnden Wasser Sauerstoff zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fotokatalysator ein strukturell mit dem Blattfarbstoff Chlorophyll verwandter Farbstoff verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fotokatalysator mit Platin dotiertes Titandioxid verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotokatalysator mit Licht im Wellenlängenbereich von 600 bis 730 nm beleuchtet wird.
1 1. Kraftstofffilter, mit einem Wasserabscheider, und einem das aus dem Kraftstoff abgeschiedene Wasser aufnehmenden Wassersammeiraum, gekennzeichnet durch ein im Wassersammeiraum (1 1 ) vorgesehenen, mit dem Wasser in Kontakt stehenden Fotokatalysator, sowie durch eine Lichtquelle (19), welche ein zur Aktivierung des Fotokatalysators geeignetes Licht aussendet.
12. Kraftstofffilter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fotokatalysator auf einem für das Licht transparenten Substrat aufgetragen ist.
13. Kraftstofffilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in Form einer Vielzahl von frei beweglichen Trägerkörperchen (18) vorliegt, wobei im Wassersammeiraum (1 1 ) ein Durchmischungskörper (21 ) vorgesehen ist, der bei Bewegungen des Wassers im Wassersammeiraum (1 1 ) eine Durchmischung der Trägerkörperchen (18) bewirkt.
14. Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserstandssensor (23, 24) vorgesehen ist, und dass die Lichtquelle (19) ein elektrisch betriebenes, Licht erzeugendes Element aufweist, welches nahe dem Was- serstandssensor (23, 24) angeordnet ist, wobei die Lichtquelle (19) mit dem Wasserstandssensor (23, 24) zu einer gemeinsam handhabbaren Baugruppe zusammengefasst ist.
15. Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein auswechselbarer Filtereinsatz (4) vorgesehen ist, und die Lichtquelle (19) ein elektrisch betriebenes, Licht erzeugendes Element aufweist, welches am Filtereinsatz (4) angeordnet ist.
16. Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen Fotokatalysator, der als ein strukturell mit dem Blatt- farbstoff Chlorophyll verwandter Farbstoff ausgestaltet ist.
17. Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 16 bis 28, gekennzeichnet durch einen Fotokatalysator, der mit Platin dotiertes Titandioxid aufweist.
18. Kraftstofffilter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (19) Licht im Wellenlängenbereich von 600 bis 730 nm abstrahlt.
19. Filtereinsatz (4) für einen Kraftstofffilter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18.
20. Filtereinsatz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotokatalysator am Filtereinsatz (4) gehalten ist.
21. Filtereinsatz nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen flüssigkeitsdurchlässigen Behälter, der am Filtereinsatz (4) gehalten ist und den Fotokatalysator enthält.
22. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein chemischer Sauerstofflieferant am Filtereinsatz (4) gehalten ist.
23. Filtereinsatz nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstofflieferant als Festkörper ausgestaltet ist.
24. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (19) am Filtereinsatz (4) gehalten ist.
25. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (4) einen Teilabschnitt einer elektrischen Zuleitung aufweist, die zu einem Wasserstandssen- sor (23, 24) und / oder zu der Lichtquelle (19) führt.
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