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Dokumentenidentifikation DE60123499T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001125621
Titel Ökologische Filterpatrone für Kraftstoff und Filteraufbau
Anmelder Stanadyne Corp., Windsor, Conn., US
Erfinder Janik, Leon P., Suffield, Connecticut 06078, US
Vertreter Glawe, Delfs, Moll, Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60123499
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.02.2001
EP-Aktenzeichen 013013552
EP-Offenlegungsdatum 22.08.2001
EP date of grant 04.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B01D 29/11(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B01D 29/96(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B01D 35/31(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen zum Filtern und Trennen von Fluids. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Brennstofffilter, die eine Einwegpatrone zum Entfernen von fremden Teilchen und zum Trennen von Wasser vom Brennstoffversorgungssystem eines Verbrennungsmotors aufweisen.

Dieselbrennstofflieferungen enthalten häufig beträchtliche Mengen von schleifenden Teilchen und Wasser, die das Potenzial dauernder Beschädigung der Komponenten der Brennstoffeinspritzpumpe, des Brennstoffzuführungssystems und des Motors darstellen. Es wird daher ein wirksamer Brennstofffilter als eine praktische Notwendigkeit konventionell in das Brennstoffversorgungssystem eines Dieselmotors eingeschlossen. Eine Vielzahl konventioneller Brennstofffilter verwendet eine Einwegfilterpatrone, die in vorherbestimmten Zeiträumen der Filterbenutzung ausgewechselt wird. Solche Brennstofffilter führen die doppelte Funktion aus, teilchenförmiges Material vom Dieselbrennstoff zu entfernen und Wasser vom Brennstoff zu trennen.

Unsere US-Patente Nr. 4 976 852 und 5 084 170 offenbaren Brennstofffilteranordnungen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. Die Brennstofffilter verwenden eine Basis, an der eine Einwegfilterpatrone angebracht ist.

Bei einigen offenbarten Ausführungsformen schließt die Patrone ein einstufiges Filtersystem ein, bei dem Brennstoff axial und radial bezüglich eines Filterelements strömt, um teilchenförmiges Material zu entfernen. Das Filterelement wirkt auch als Wassergrenze. Gefilterter Brennstoff fließt axial und tritt aus einem Auslassdurchlass der Basis aus. Wasser kann in einem Sumpf gesammelt und periodisch entfernt werden. Die Patrone ist an der Basis durch einen Kragen befestigt, der an einem am Umfang angeordneten Rollfalz der Patrone angreift.

Die meisten konventionellen Brennstofffilterpatronen sind dauernd verschlossene Metalldosen, die ein Filterelement enthalten und Dichtringe einschließen, um die Patrone gegen die Brennstoffeinlass- und Auslasskanäle oder Anschlüsse abzudichten. Im Laufe der Benutzung verstopfen die Filterelemente solcher Anordnungen, was zu einer eingeschränkten Brennstoffströmung führt. Die Fähigkeit des Filterelements, Wasser abzutrennen, nimmt ebenfalls über die Zeit ab. Demgemäß müssen solche Patronen regelmäßig ersetzt werden, um sicherzustellen, dass der Verbrennungsmotor mit einer angemessenen Strömung von reinem Brennstoff versorgt wird.

Brennstofffilter sind typischerweise in Form einer Metalldose hergestellt worden, die dauernd das Filterelement in einer Anordnung für einmaligen Gebrauch umschließt. Obwohl diese Anordnungen sich als wirksam und zuverlässig erwiesen haben, sind sie weniger als ideal, was die Verschwendung von Material und Entsorgungskosten anbetrifft. Das anwachsende Umweltschutzbewusstsein und die Rezyklierung von Materialen haben zu der Notwendigkeit für wirksamere Filtrierungssysteme geführt, die eine minimale Wegwerfkomponente haben. Zusätzlich erlauben Umweltschutzorganisationen, die bestrebt sind, die Menge von Abfallteilen zu verringern, die mit der Automobil- und Lastwagenindustrie verknüpft sind, nicht mehr, benutzte Brennstofffilter in den normalen Abfallstrom zu geben, was spezialisierte und daher teurere Abfallbeseitigung notwendig macht.

Gesehen von einem Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung eine Filterpatronenanordnung, die aufweist:

erste und zweite lösbar verbindbare Gehäuseteile, die verbunden sind, einen fluiddichten allgemein zylindrischen Innenraum zum entfernbaren Halten einer Filtereinheit einzuschließen, wobei der erste Gehäuseteil eine erste axiale Öffnung zum Aufnehmen einer co-axialen Fluideinlass/auslassleitung begrenzt;

einen Dichtring, der in der ersten axialen Öffnung angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, fluidmäßig den ersten Gehäuseteil gegen eine aufgenommene Fluideinlass/auslassleitung abzudichten; und

eine Einwegfiltereinheit, die erste und zweite Endkappen hat, die die Enden eines zylindrischen Filterelements einschließen, das dazwischen angeordnet ist, wobei die erste Endkappe eine zweite axiale Öffnung begrenzt, um die Fluideinlass/auslassleitung aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass:

der Dichtring innere und äußere Oberflächen und einen röhrenförmigen Zwischenteil hat, der axial beabstandete erste und zweite Enden verbindet, wobei die äußere Oberfläche des ersten Endes des Dichtrings mit der ersten axialen Öffnung in Eingriff ist und sich das zweite Ende des Dichtrings in den Innenraum erstreckt und wenigstens einen sich radial erstreckenden Vorsprung der äußeren Oberfläche hat; und

die erste Endkappe eine nach innen gerichtete Schulter einschließt, die die zweite axiale Öffnung begrenzt, welche Schulter einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der Außendurchmesser des sich radial erstreckenden Vorsprungs und einen axialen Ort hat, der Eingriff des Zwischenteils des Dichtrings erlaubt,

die Einwegfiltereinheit einen röhrenförmigen axialen Vorsprung und einen Dichtring einschließt, der auf dem röhrenförmigen axialen Vorsprung angeordnet ist,

wobei die Filtereinheit axial in das erste Ende eingesetzt ist, wobei die Schulter sich über den radial erstreckenden Vorsprung bewegt, um eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenteil des Dichtrings auszuüben, und der radial sich erstreckende Vorsprung eine axiale Festhaltekraft auf die Schulter ausübt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung eine Brennstofffilteranordnung, die ein zweiteiliges Gehäuse einschließt, das eine verbrennbare Filtereinheit für einmaligen Gebrauch enthält. Das Gehäuse ist aus ersten und zweiten zusammenwirkenden Abschnitten konstruiert, die lösbar verbunden sind, um Austausch der benutzten Filtereinheit zu ermöglichen.

Vorzugsweise ist die Filtereinheit aus einem ununterbrochenen fächerförmigen gefalteten oder plissierten Filterelement hergestellt, das typischerweise aus einer Form von Papier besteht. Axial beanstandete erste und zweite Endkappen, die vorzugsweise aus verbrennbarem Kunststoff hergestellt sind, liefern eine Tragstruktur für das Filterelement und schaffen auch eine Plattform für die Anbringung von Dichtringen, die die Einheit gegen die Brennstoffeinlass/auslassleitung abdichten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform begrenzt der dosenförmige erste Gehäuseabschnitt eine zentrale axiale Öffnung zum Aufnehmen einer typischerweise co-axialen Brennstoffeinlass/auslassleitung, die von einem die Patrone aufnehmenden Basismodul vorsteht. Ein Dichtring ist an dem inneren Rand der Öffnung angebracht, um das Gehäuse fluidmäßig gegen die aufgenommene Leitung abzudichten. Die innere Oberfläche des ersten Gehäuseabschnitts schließt vorzugsweise wenigstens eine Nut ein, die mit Vorsprüngen zusammenwirkt, die in der ersten Endkappe der Filtereinheit ausgebildet sind. Die zusammenwirkenden Nuten- und Vorsprungstrukturen dienen als ein Schlüsselsystem, um die Verwendung von inkompatiblen Filterelementen in einem speziellen Gehäuse zu verhindern.

Die Filtereinheit wirkt mit dem Gehäusedichtring in neuartiger Weise zusammen. Der Gehäusedichtring hat eine quasi röhrenförmige Struktur, die sich in das Gehäuse über eine kurze axiale Entfernung erstreckt und an einem zweiten Ende endet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das zweite Ende des Gehäusedichtrings wenigstens einen sich radial erstreckenden Vorsprung, der als ein Lokalisier- und Haltering wirkt, um geeignete axiale Positionierung und Abdeckung der Filtereinheit innerhalb des Gehäuses sicherzustellen.

Der Gehäusering ist so ausgebildet, dass er mit einer komplementären Struktur zusammenwirkt, die in der ersten Endkappe des Filterelements angeordnet ist. Die mittige Öffnung in der ersten Endkappe wird durch eine nach innen vorstehende Schulter begrenzt, die einen Innendurchmesser hat, der geringer ist als der Außendurchmesser des Dichtringvorsprungs. Die Schulter ist axial angeordnet, so dass, wenn das Filterelement innerhalb des Gehäuses installiert wird, diese Schulter sich über den Vorsprung bewegt und eine radial nach innen gerichtete Kraft auf einen axialen Zwischenbereich des Dichtrings ausübt, wodurch der Dichtring in dichtende Berührung mit der äußeren Oberfläche der Brennstoffleitung gedrückt wird.

Gesehen von einem anderen Gesichtspunkt schafft die vorliegende Erfindung eine Filtereinheit zum Filtern von Fluid, das durch eine Filterpatronenanordnung hindurchgeht, welche Filtereinheit erste und zweite Endkappen aufweist, die die axial beabstandeten Enden eines allgemein ununterbrochenen zylindrischen Filterelementes einschließen, welche erste Endkappe eine axiale Öffnung zum Aufnehmen einer Fluidleitung hat,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Filtereinheit einen röhrenförmigen axialen Vorsprung und einen Dichtring einschließt der auf dem röhrenförmigen axialen Vorsprung angeordnet ist, die erste Endkappe eine nach innen gerichtete Schulter einschließt, die die axiale Öffnung begrenzt, welche Schulter einen Innendurchmesser hat und einen axialen Ort hat, der dazu ausgebildet ist, Eingriff mit einem Zwischenteil eines Dichtrings zu erlauben, der auf einem ersten Filtergehäuseteil zum Aufnehmen der Fluidleitung angeordnet ist, so dass der Eingriff eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenteil ausübt.

Ein ökologisches Brennstofffilterelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schafft ein Filterelement, das den möglichen starken Einfluss der Brennstofffilterersetzung auf die Umwelt verringert, indem Brennstoff und fester Abfall vom Abfallstrom entfernt wird. Ein Filterelement, das gemäß der Erfindung konstruiert ist, wird vorzugsweise kein Metall erhalten und wird aus verbrennbaren Materialen bestehen.

Die Erfindung kann das Filterpatronengehäuse vom Abfallstrom entfernen, indem es ermöglicht wird, das Gehäuse zu öffnen und nur das Filterelement zu ersetzen. Brennstoff innerhalb des Gehäuses kann gesammelt und sofort rezykliert werden. Das Filterelement und seine dadurch eingefangenen Teilchen können wirksam durch Verbrennung verstört werden. Die Verwendung dieser Technik wird die Übereinstimmung mit wachsenden strikten Umweltschutzerfordernissen erleichtern, während stark die Abfallkosten verringert werden.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen nun beispielsweise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht einer ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

1A eine vergrößerte Querschnittsansicht der ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung von 1 (teilweise dargestellt);

2 eine Querschnittsansicht einer ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung von 1, die an einem Basismodul angebracht ist;

3 eine Querschnittsansicht einer ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung, die eine alternative Ausführungsform einer Filtereinheit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt, die an einem Basismodul angebracht ist;

4 eine Draufsicht von unten eines ersten Gehäuseabschnitts einer ökologischen Brennstofffilteranordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

5 eine Querschnittsansicht eines ersten Abschnitts eines Gehäuses einer ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung von 4, genommen entlang der Linie 5-5 derselben;

6 eine Draufsicht von oben einer Filtereinheitsendkappe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

7 eine Querschnittsansicht einer Filtereinheitsendkappe von 6, genommen entlang der Linie 7-7 derselben;

8 eine Draufsicht von unten der Filtereinheitsendkappe von 6;

9 eine seitliche Draufsicht auf den ersten Gehäuseabschnitt von 4 und 5; und

10 eine Querschnittsansicht durch ein Brennstofffilterpatronenanordnungsgehäuse, wobei die Filtereinheit zur Deutlichkeit entfernt ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in allen Figuren darstellen, ist eine Brennstofffilterpatronenanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugziffer 10 bezeichnet. Die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 weist ein zylindrisches Gehäuse auf, das ein erstes Ende 12 aufweist, das gewindemäßig mit einem zweiten Ende 14 verbunden ist und dagegen abgedichtet ist. Das Gehäuse umgibt und hält ein Filterelement 30. Der zweite Abschnitt 14 des Gehäuses kann vorzugsweise mit einem Ablasshahn 18 ausgerüstet sein.

Details des Aufbaus des ersten Gehäuseabschnitts 12 sind in den 4, 5, 9 und 10 dargestellt. Der erste Abschnitt des Gehäuses schließt ein erstes Ende 13 ein, das eine mittige Öffnung 16 zum Aufnehmen einer Leitung begrenzt. Ein axial beabstandetes zweites Ende 15 schließt Gewinde 26 für Eingriff mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 14ein. Komplementäre Gewinde 26', 26 stehen von den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten vor. Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 schließt jeder Gehäuseabschnitt 12, 14 einen Haltehöcker 25, 25' ein, der so angeordnet ist, dass die Gehäuseabschnitte deformiert werden müssen, damit sich ein Höcker über den anderen bewegt, wenn die Gehäuseabschnitte relativ zueinander gedreht werden. Der erste Gehäuseabschnitt 12 schließt einen Anschlag 21 ein, der dazu ausgebildet ist, die Stellung mit vollem Eingriff der Gewindeverbindung zu definieren. Der Haltehöcker 25 bewegt sich über den Haltehöcker 25' und trifft dann auf den Anschlag 21. In der Praxis führt diese Anordnung zu einem positiven „Einschnappen", das eine Stellung mit vollem Eingriff anzeigt. Die Gehäuseeinheitsabschnitte werden in einer festen Beziehung zueinander gehalten, bis die Haltehöcker voneinander gelöst werden.

Die Innenoberfläche des ersten Gehäuseabschnitts 12 begrenzt Schlitze 24, die dazu ausgebildet sind, komplementäre Vorsprünge 38 aufzunehmen, die auf der Filtereinheit 30 ausgebildet sind. Nur eine Filtereinheit 30, die korrekt ausgebildete Vorsprünge 38 hat, wird im ersten Gehäuseabschnitt 12 aufgenommen werden, was sicherstellt, dass die richtige Filtereinheit für eine vorgegebene Anwendung verwendet wird.

Ein Gehäusedichtring 20 ist in der mittigen Öffnung 16 des ersten Gehäuseabschnitts 12 angeordnet. Die einzigartige Konfiguration des Gehäusedichtrings 20 dient zwei Funktionen: erstens wirkt der Gehäusedichtring 20 mit der ersten Endkappe 34 der Filtereinheit 30 zusammen, um die Filtereinheit innerhalb des ersten Gehäuseabschnitts 12 festzuhalten und abzudichten; und zweitens dichtet der Gehäusedichtring 20 die Patronenanordnung 10 gegen eine aufgenommene Brennstoffeinlass/auslassleitung ab, die in das Gehäuse vom Basismodul 60 vorsteht. Der Gehäusedichtring 20 hat eine quasi röhrenförmige Konfiguration, die sich axial innerhalb des Gehäuses erstreckt und wenigstens einen radial sich erstreckenden Vorsprung 22 an seinem axial beabstandeten zweiten Ende einschließt. Das erste Ende des röhrenförmigen Gehäusedichtrings 20 ist mit dem inneren Rand der mittigen Öffnung 16 im ersten Ende 13 des ersten Gehäuseabschnitts 12 in Eingriff.

Der zweite Abschnitt 14 des Gehäuses schließt Gewinde 26 für Eingriff mit dem ersten Gehäuseabschnitt 12 ein. Eine Dichtung 28 ist vorzugsweise zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 12 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 14 angeordnet, um die Fluiddichtungsqualitäten der Gewindeverbindung zwischen den beiden Gehäuseabschnitten zu verbessern. Der zweite Gehäuseabschnitt 14 schließt auch eine Rollfalzstruktur 27 ein, die durch einen Kragen 62 ergriffen werden wird, um die Patronenanordnung 10 in zusammengesetzter Stellung mit einem Basismodul 60 zu halten. Der zweite Gehäuseabschnitt 14 ist vorzugsweise mit einem Ablasshahn 18 ausgerüstet, der typischerweise verwendet wird, um Wasser abzulassen, das vom Brennstoff durch das Filterelement 32 getrennt worden ist. In der ökologischen Brennstofffilterpatronenanordnung 10 wird der Ablasshahn 18 auch die Funktion bedienen, Brennstoff vom Gehäuse bei der Vorbereitung der Trennung der Gehäuseabschnitte 12, 14 abzulassen.

Die Filtereinheit 30 weist ein allgemein ununterbrochenes Filterelement 32, eine erste Endkappe 34 und eine zweite Endkappe 36 auf. Das Filterelement 32 ist ein fächerförmig gefaltetes Papierelement in Form eines Zylinders, das typischerweise Teilchen filtert und Wasser vom Brennstoff abtrennt. Die Endkappen 34, 36 umschließen die axial beabstandeten Enden des Filterelementes und halten das Papierelement in seiner Form. Die Endkappen 34, 36 haben einen Aufbau, der gegen das Patronengehäuse abdichtet und daran angebracht ist.

Details des Aufbaus der ersten Endkappe 34 der Filtereinheit 30 werden am Besten unter Bezugnahme auf die 68 verstanden werden. Die erste Endkappe 34 weist eine sich radial nach innen erstreckende Schulter 40 auf, die eine mittige Öffnung 42 begrenzt, die dazu ausgebildet ist, den sich axial erstreckenden röhrenförmigen Teil des Gehäusedichtrings 20 aufzunehmen. Der Außenumfang der ersten Endkappe 34 schließt sich radial erstreckende Vorsprünge 38 ein, die dazu ausgebildet sind, in Schlitze 24 einzugreifen, die durch die innere Oberfläche des ersten Gehäuseabschnitts 12 begrenzt werden. Die Anordnung der Vorsprünge 38 und der Schlitze 24 stellt sicher, dass nur kompatible Filtereinheiten mit einem vorgegebenen Gehäuse zusammenpassen werden, wodurch eine geeignet aufgebaute Patronenanordnung 10 und eine ökologisch verträgliche Einwegfiltereinheit sichergestellt wird.

Die Schulter 40 steht radial nach innen unter einem spitzen Winkel zu einer mittigen Achse A vor, die durch die Filtereinheit 30 hindurchgeht, und bildet eine abgewinkelte konische Oberfläche 41. Die Schulter steht unter einem Winkel &bgr; vor, der vorzugsweise ungefähr 45° relativ zur mittigen Achse A beträgt.

Die zweite Endkappe 36 der Filtereinheit 30 umschließt das axial beabstandete Ende des Filterelements 32in ähnlicher Weise wie bei der ersten Endkappe 34. Bei einer typischen Ausführungsform der Filtereinheit 30 für Benutzung in einer Filteranordnung, die einen Standardbrennstoffströmungsweg hat, schließt die zweite Endkappe 36 der Filtereinheit 30 einen röhrenförmigen axialen Vorsprung 44 (siehe 1) ein, der sich zur ersten Endkappe 34 erstreckt. Der röhrenförmige Vorsprung 44 endet in einer Struktur, die dazu ausgebildet ist, einen Dichtring 50 zu ergreifen und festzuhalten.

Um die funktionellen Beziehungen zwischen den Strukturen der Filtereinheit 30 und den Gehäuseabschnitten 12 und 14 besser zu verstehen, wird nun auf 1A Bezug genommen. Die Vorsprünge 38 sind mit den sich axial erstreckenden Schlitzen 24 ausgerichtet, die durch die innere Oberfläche des ersten Gehäuseabschnitts 12 begrenzt werden. Die Filtereinheit 30 wird zu dem ersten Ende 13 des ersten Gehäuseabschnitts 12 hin eingesetzt. Nähert sich die Filtereinheit 30 dem ersten Ende 13 des ersten Gehäuseabschnitts 12, so kommt die radial nach innen vorstehende Schulter 40 der ersten Endkappe 34 der Filtereinheit 30 mit dem sich radial erstreckenden röhrenförmigen Teil des Gehäusedichtrings 20 in Eingriff. Die abgewinkelte konische Oberfläche 41, die durch den winkelförmigen Vorsprung der Schulter 40 gebildet ist, hilft, es der Schulter 40 zu ermöglichen, sich über die sich radial ersteckenden Vorsprünge 22 des Dichtrings 20 zu bewegen.

Wenn die Filtereinheit 30 voll im ersten Gehäuseabschnitt 12 aufgenommen worden ist, ist die sich radial ersteckende Schulter 40 axial positioniert, um an einem Zwischenbereich des Gehäusedichtrings 20 anzugreifen und übt eine radial nach innen gerichtete Kraft auf diesen Zwischenbereich aus. Die Filtereinheit 30 wird so durch den ersten Abschnitt 12 ergriffen und in allgemein fester axialer Stellung relativ zum ersten Gehäuseabschnitt festgehalten. Der zweite Gehäuseabschnitt 14 wird dann gewindemäßig mit dem ersten Gehäuseabschnitt 12 in Eingriff gebracht und bildet eine abgedichtete zylindrische Umschließung um die Filtereinheit 30.

Die ökologische Brennstofffilterpatronenanordnung 10 kann nun auf einem Filterbasismodul 60 installiert werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Der Filterbasismodul 60 bildet eine Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen der Brennstofffilterpatronenanordnung 10. Eine co-axiale Brennstoffeinlass/auslassleitung steht von dem Filterbasismodul 60 in die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 durch die mittige Öffnung 16 im ersten Gehäuseabschnitt 12 vor. Die Brennstoffeinlass/auslassleitung schließt eine Einlassleitung 66 ein, die durch eine co-axiale Auslassleitung 68 umgeben ist. Bei einer bevorzugten Konfiguration hat die Einlassleitung eine größere axiale Länge als die Auslassleitung 68. Ein mit Gewinde versehender Kragen 62 wird über die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 bewegt und greift an der geformten Umfangslippe 27 an, die sich von dem zweiten Gehäuseabschnitt 14 erstreckt. Der Kragen 62 greift gewindemäßig an komplementären Gewinden des Filterbasismoduls 60 an und hält die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 in stabiler zusammengepasster Stellung mit dem Filterbasismodul 60. Der Basismodul 60 und der Kragen 62 verhindern, dass die Gehäuseabschnitte 12, 14 deformiert werden, und ermöglicht es, dass die beiden Gehäuseabschnitte 12, 14 voneinander gelöst werden können. Ein Dichtring oder O-Ring 28 ist zwischen den beiden Gehäuseabschnitten positioniert.

2 zeigt einen Basismodul 60 und eine damit verknüpfte Brennstofffilterpatronenanordnung 10, die eine Standardströmung von Brennstoff durch das Filterelement 32 verwendet. Bei dieser Konstruktion schafft die größere axiale Länge der Brennstoffeinlassleitung 66 eine Endstellung, die durch einen Dichtring 50 ergriffen wird, der in dem röhrenförmigen axialen Vorsprung 44 der zweiten Endkappe 36 der Filtereinheit gehalten wird. Der dichtende Eingriff zwischen der Brennstoffeinlassleitung 66 und dem röhrenförmigen axialen Vorsprung 44 bildet einen Fluideinlassweg, der Brennstoff axial in den zweiten Gehäuseabschnitt richtet, wo er radial und axial zum Filterelement 32 in der allgemeinen Richtung der Pfeile der 2 strömt. Indem er radial durch das Filterelement 32 strömt, strömt der gefilterte Brennstoff dann allgemein axial in die Brennstoffauslassleitung 68.

Ein umgekehrter Brennstoffströmungsweg kann erreicht werden, indem eine alternative Ausführungsform der Filtereinheit verwendet wird, wie sie in 3 dargestellt ist. Der umgekehrte Strömungsweg ist allgemein durch die Pfeile der 3 dargestellt. Eine Filtereinheit 30' mit umgekehrter Strömung verwendet eine zweite Endkappe 37, die keinen röhrenförmigen Vorsprung oder mittige Öffnung hat. Stattdessen weist die erste Endkappe 35 der Filtereinheit 30' einen röhrenförmigen axialen Vorsprung 45 und einen Dichtring 51 auf, der sich zur zweiten Endkappe 37 der Filtereinheit 30' erstreckt. Der röhrenförmige Vorsprung 45 und Dichtring 51 greifen an der inneren sich axial erstreckenden Brennstoffleitung 69 an, die bei dieser Ausführungsform als die Brennstoffaunlassleitung dient. Brennstoff tritt in die Patronenanordnung 10 über die äußere, kürzere Brennstoffeinlassleitung 67 ein, wo er radial und axial zum Filterelement 32 strömt. Der Brennstoff geht radial durch das Filterelement 32 hindurch und fließt dann allgemein axial zur Brennstoffauslassleitung 69. Auf diese Weise kann eine umgekehrte Strömung mit demselben Filterbasismodul 60 und dem Gehäuse 12, 14 unter Verwendung der Filtereinheit 30' erzielt werden.

In sowohl der Ausführtngsform, die in 2 dargestellt ist, als auch in der Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, dient der Dichtring 50, 51 dazu, gefilterten (sauberen) von ungefiltertem (schmutzigen) Brennstoff zu trennen, indem er sowohl an der Filtereinheit als auch an der sich axial erstreckenden Brennstoffleitung angreift. Ähnlich wird bei beiden Ausführungsformen ein Zwischenbereich des Gehäusedichtrings 20 durch die sich radial nach innen erstreckende Schulter 40 der ersten Endkappe 34, 35 der Filtereinheit ergriffen. Die Schulter 40 übt eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenbereich des Dichtrings 20 aus und drückt ihn dabei in dichtenden Eingriff mit der Außenoberfläche der Brennstoffeinlass/auslassleitung. Der Haltekragen 62 verbindet die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 mit dem Filterbasismodul 60 und drückt den Gehäusedichtring 20 in axialen Kontakt mit dem Filterbasismodul, wodurch weiter die Dichtwirkung zwischen der Brennstofffilterpatronenanordnung 10 und dem Filterbasismodul 60 vergrößert wird.

Bei beiden Konfigurationen kann die Brennstofffilterpatronenanordnung 10 von dem Filterbasismodul 60 entfernt werden, indem der mit Gewinde versehene Kragen 62 entfernt wird. Vor dem Entfernen kann der Ablasshahn 18 verwendet werden, um Brennstoff von der Brennstofffilterpatronenanordnung 10 abzulassen, damit kein Brennstoff verschüttet wird. Sind sie einmal von dem Filterbasismodul entfernt, können die Brennstofffiltergehäuseabschnitte 12, 14 getrennt werden, und die Filtereinheit 30, 30' kann entfernt werden und durch eine neue Filtereinheit 30, 30' ersetzt werden. Die Gehäuseabschnitte 12, 14 werden dann erneut in eine abgedichtete Einheit zusammengesetzt, die dann wiederum in dem Filterbasismodul 60 installiert wird. Eine Filtereinheit 30, 30' in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält kein Metall und ist aus verbrennbaren Materialen hergestellt. Die verbrauchte Filtereinheit kann wirksam durch Verbrennung entsorgt werden, wodurch der Abfallstrom verringert wird. Aller Brennstoff wird entweder abgelassen und rezykliert oder mit der benutzten Filtereinheit 30, 30' rezykliert.

Bevorzugte Filterelementmaterialen sind Papier und Papierprodukte, die synthetische Fasern enthalten. Ein bevorzugtes Material für die Endkappen ist vernetztes Polyethylen. Das Polyethylen kann ein Polyethylen hoher Dichte wie zum Beispiel HDPE sein. Solche Polyethylen-Kunststoffe schaffen eine erstrebenswerte Kombination von Korrosionswiderstandsfähigkeit und Stärke. Andere Kunststoffe, die für Verwendung in der Automobilindustrie üblich sind, können ebenfalls geeignet sein, wie zum Beispiel Nylon oder mit Glas gefülltes Nylon. Ein verbrennbares Klebemittel, wie zum Beispiel PlastisolTM, wird verwendet, um das Filterelement mit den Endkappen zu verbinden, um die Filtereinheit 30, 30' zu bilden. Die resultierende Filtereinheit fügt keine Materialen dem Abfallstrom zu, die nicht bereits vorhanden sind. Die Komponenten der Filtereinheit werden mit einem relativ hohen Energiewert (BTU/Pfund oder BTU/Kilogramm) verbrennen, der zur Stromerzeugung oder für andere nützliche Zwecke wiedergewonnen werden kann.

Die ökologische Brennstofffilterpatronenanordnung 10 und die Filtereinheit 30 erlauben das häufige Ersetzen von Brennstofffiltern, während das Risiko stark verringert wird, dass Brennstoff in die Umwelt über gebrauchte Filterpatronen gelangt, und verringert beträchtlich die Abfallmenge und die Kosten der Entsorgung, die typischerweise mit einem solchen Auswechseln verknüpft sind.

Man wird so sehen, dass die vorliegende Erfindung, wenigstens in der bevorzugten Ausführungsform, eine neue und verbesserte Brennstoffpatrone und ein Element schafft, die die Kosten wirksamer Entsorgung des verbrauchten Elements in einem effizienten umweltfreundlichen Vorgang ermöglicht und darüber hinaus eine neue und verbesserte Brennstofffilterpatronenanordnung von effizienter und kostengünstiger Konstruktion schafft, die Abfall verringert und die Abgabe von Brennstoffverunreinigungen in die Umwelt kontrolliert, und darüber hinaus ein neues und verbessertes Einwegbrennstofffilterelement schafft, das wirksam installiert und ersetzt werden kann und die Funktion hat, die Abdichtungsintegrität der Filteranordnung zu vergrößern, und darüber hinaus ein neues und verbessertes Brennstofffilterelement schafft, das in kostenwirksamer Weise entsorgt werden kann, die mit strikten Umweltbestimmungen in Übereinstimmung ist.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorstehenden Erfindung für Illustrationszwecke ausgeführt worden sind, sollte die vorliegende Erfindung nicht als eine Begrenzung der Erfindung angesehen werden. Demgemäß können verschiedene Abwandlungen, Anpassungen und Alternativen dem Fachmann klar werden, ohne vom Geist der Ansprüche abzuweichen.


Anspruch[de]
Filterpatronenanordnung, die aufweist:

erste und zweite lösbar verbindbare Gehäuseteile (12, 14), die verbunden sind, einen fluiddichten allgemein zylindrischen Innenraum zum entfernbaren Halten einer Filtereinheit (30, 30') einzuschließen, wobei der erste Gehäuseteil eine erste axiale Öffnung (16) zum Aufnehmen einer co-axialen Fluideinlass/auslassleitung (67, 68) begrenzt;

einen Dichtring (20), der in der ersten axialen Öffnung (16) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, fluidmäßig den ersten Gehäuseteil (12) gegen eine aufgenommene Fluideinlass/auslassleitung (67, 68) abzudichten; und eine Einwegfiltereinheit (30, 30'), die erste und zweite Endkappen (34, 36, 37) hat, die die Enden eines zylindrischen Filterelements (32) einschließen, das dazwischen angeordnet ist, wobei die erste Endkappe (34) eine zweite axiale Öffnung (42) begrenzt, um die Fluideinlass/auslassleitung (67, 68) aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass:

der Dichtring (20) innere und äußere Oberflächen und einen röhrenförmigen Zwischenteil hat, der axial beabstandete erste und zweite Enden verbindet, wobei die äußere Oberfläche des ersten Endes des Dichtrings mit der ersten axialen Öffnung (16) in Eingriff ist und sich das zweite Ende des Dichtrings in den Innenraum erstreckt und wenigstens einen sich radial erstreckenden Vorsprung (22) der äußeren Oberfläche hat; und

die erste Endkappe (34) eine nach innen gerichtete Schulter (40) einschließt, die die zweite axiale Öffnung (42) begrenzt, welche Schulter (40) einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als der Außendurchmesser des sich radial erstreckenden Vorsprungs (22) und einen axialen Ort hat, der Eingriff des Zwischenteils des Dichtrings (20) erlaubt,

die Einwegfiltereinheit (30, 30') einen röhrenförmigen axialen Vorsprung (44, 45) und einen Dichtring (50, 51) einschließt, der auf dem röhrenförmigen axialen Vorsprung (44, 45) angeordnet ist,

wobei die Filtereinheit axial in das erste Ende eingesetzt ist, wobei die Schulter (40) sich über den radial erstreckenden Vorsprung (22) bewegt, um eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenteil des Dichtrings (20) auszuüben, und der radial sich erstreckende Vorsprung (22) eine axiale Festhaltekraft auf die Schulter (40) ausübt.
Filterpatronenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Schulter (40) unter einem spritzen Winkel zu einer Mittelachse (A) der Anordnung (10) angeordnet ist, so dass ein innerer Rand der Schulter (40) axial zur zweiten Endkappe (36, 37) beabstandet ist, welche Schulter (40) eine konische Oberfläche bildet. Filterpatronenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der bei Aufnahme der Leitung (67, 68) durch die erste axiale Öffnung (16) und die zweite axiale Öffnung (42) die Leitung eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Dichtring (20) ausübt, welche nach außen gerichtete Kraft der radial nach innen gerichteten Kraft entgegengesetzt ist, die durch die Schulter (40) ausgeübt wird, wodurch die Schulter daran gehindert ist, sich axial über den sich radial erstreckenden Vorsprung (22) zu bewegen. Filterpatronenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die erste Endkappe (34) einen allgemeinen kreisförmigen Umfang aufweist, der wenigstens eine sich radial erstreckende Lasche (38) aufweist, und wobei der erste Gehäuseteil (12) eine allgemein zylindrische Innenoberfläche aufweist, die axiale Schlitze (24) hat, die dazu ausgebildet sind, axial die wenigstens eine Lasche (38) aufzunehmen. Filtereinheit (30, 30') zum Filtern von Fluid, das durch eine Filterpatronenanordnung (10) hindurchgeht, welche Filtereinheit erste und zweite Endkappen (34, 36, 37) aufweist, die die axial beabstandeten Enden eines allgemein ununterbrochenen zylindrischen Filterelementes (32) einschließen, welche erste Endkappe (34) eine axiale Öffnung (42) zum Aufnehmen einer Fluidleitung (67, 68) hat, dadurch gekennzeichnet, dass

die Filtereinheit (30, 30') einen röhrenförmigen axialen Vorsprung (44, 45) und einen Dichtring (50, 51) einschließt der auf dem röhrenförmigen axialen Vorsprung (44, 45) angeordnet ist,

die erste Endkappe (34) eine nach innen gerichtete Schulter (40) einschließt, die die axiale Öffnung (42) begrenzt, welche Schulter (40) einen Innendurchmesser hat und einen axialen Ort hat, der dazu ausgebildet ist, Eingriff mit einem Zwischenteil eines Dichtrings (20) zu erlauben, der auf einem ersten Filtergehäuseteil zum Aufnehmen der Fluidleitung angeordnet ist, so dass der Eingriff eine radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zwischenteil ausübt.
Filtereinheit nach Anspruch 5, bei der die Schulter (40) nach innen an einer Lippe endet und die Schulter in einem spitzen Winkel zu einer zentralen Achse (A) der Filtereinheit angeordnet ist, so dass die Lippe axial zur zweiten Endkappe (36, 37) beabstandet ist. Filtereinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der die erste Endkappe (34) einen allgemein kreisförmigen Umfang aufweist, der wenigstens eine sich radial erstreckende Lasche (38) hat. Filtereinheit nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7, bei der die ersten und zweiten Endkappen (34, 36, 37) aus verbrennbarem Kunststoff konstruiert sind. Filtereinheit nach Anspruch 8, bei der der verbrennbare Kunststoff ausgewählt ist aus Nylon, kreuzvernetztem Polyethylen oder HDPE. Filtereinheit nach den Ansprüchen 5 bis 9, bei der die zweite Endkappe (37) eine Abdeckung bildet, die das Ende des Filterelementes (32) schließt und einen Innenraum, der durch das Element (32) umgeben ist, von einem Raum außerhalb des Elements trennt.






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