DE69021792T2

DE69021792T2 - Kraftstoff-Filter.

Info

Publication number: DE69021792T2
Application number: DE69021792T
Authority: DE
Inventors: Leon P Janik; Craig M Maxwell
Original assignee: Stanadyne Automotive Corp
Current assignee: Stanadyne Automotive Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2010-06-27
Also published as: DE69021792D1; EP0405447A3; JPH03157109A; EP0405447A2; US5017285A; KR910001217A; EP0405447B1; ES2078272T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein Einrichtungen zum Filtern und Trennen von Flüssigkeiten. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kraftstoff-Filtergesamtheit zum Entfernen von Fremdpartikeln und zum Trennen von Wasser von Kraftstoff der Kraftstoffleitung eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Abwesenheit hochwertiger Qualitätskontrollen bei Dieselkraftstofflieferungen gebietet, daß in die Kraftstoffleitung für einen Dieselmotor ein wirkungsvoller Kraftstoffilter eingebaut wird. Es ist nicht ungewöhnlich, daß Dieselkraftstoff bedeutende Mengen von schmirgelartigen Partikeln und Wasser aufweist. Die schmirgelartigen Partikeln stellen das Potential für permanente Beschädigung von Komponenten der Kraftstoffeinspritzpumpe dar. Die schmirgelartigen Partikeln können außerdem die Leistung der Pumpe nachteilig beeinflussen, indem sie die Fähigkeit der Kraftstoffeinspritzpumpe zerstören, den Kraftstoff unter hohem Druck exakt abzumessen und zuzuführen. Die Anwesenheit von Wasser in der Kraftstoffleitung kann Rosten der Maschinenkomponenten bewirken und kann unter Frostbedingungen Unterbrechung des Kraftstoffeinspritzsystems und/oder Anfressen der beweglichen Bestandteile zur Folge haben.
Dieselkraftstoff beeinhaltet weiter eine wachsartige Komponente, die in Form von Wachskristallen ausfällt, wenn die Kraftstofftemperatur unter einen charakteristischen "Trübepunkt" fällt. Unter kalten Witterungsbedingungen können die ausgefallenen Wachskristalle schnell einen Kraftstoffilter verstopfen und auf diese Weise die Kraftstoffzuführung zu dem Verbrennungsmotor abschneiden.
Eine Reihe von herkömmlichen Kraftstoffiltern verrichten die Doppelfunktion des Entfernens von teilchenförmigem Material aus dem Dieselkraftstoff und des Abtrennens von Wasser aus dem Kraftstoff. Darüberhinaus verwenden herkömmliche Kraftstoff-Filtereinheiten oder Kraftstoff-Konditioniereinrichtungen oft Heizeinrichtungen, um die Bildung von Wachskristallen zu verhindern. Gewöhnlich verwenden die Kraftstofffilter eine Einwegfilterpatrone, die nach vorbestimmten Zeitspannen der Verwendung des Filters ausgewechselt wird.
US-A-Patent 4 491 120, übertragen auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung offenbart eine Kraftstoff-Konditioniereinrichtung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. Eine Einwegfilterpatrone/Patrone zum Trennen von Wasser wird lösbar an einen Grundteil befestigt. Eine Mehrstufen-Filtergesamtheit innerhalb der Patrone umfaßt Filter- und Koaleszierungsmedien und trennt einen oberen Teil der Kammer von einem unteren Teil, der als ein Sumpf zum Sammeln von Wasser dient. Eine in dem Grundteil angebrachte Heizeinrichtung erwärmt den Kraftstoff, bevor der Kraftstoff in die Patrone eintritt. Die Kraftstoff-Konditioniereinrichtung wird weiter durch Abtasteinrichtungen in dem Grundteil gekennzeichnet, die die Anwesenheit einer bestimmten Menge von Wasser in dem Sumpf und das Auftreten eines verstopften Filterzustands anzeigen. Eine Füllpumpe ist auch manuell betreibbar, um die Kraftstoff-Konditioniereinrichtung nach Ersetzen der Patrone in den Betriebs zustand zurückzuführen.
FR-A-1 321 B45 offenbart eine Kraftstoff-Filtergesamtheit wie die im ersten Absatz dieser Beschreibung erwähnte. Diese bereits bekannte Kraftstoff-Filtergesamtheit hat den Nachteil, daß sie sehr komplizierte Strukturen aufweist. Zum Ersetzen der beiden getrennten Filterelemente muß offensichtlich die gesamte Anordnung auseinandergenommen werden. Daher erfordert das Ersetzen der Filterpatronen viel Zeit und Erfahrung, wodurch dasselbe entsprechend teuer wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Kraftstoffilters von einfacher Konstruktion, welcher für die Verwendung zum Filtern des Kraftstoffs, der einem Dieselmotor zugeführt wird, anpaßbar ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Kraftstoffilters mit wirkungsvollem kostengünstigem Aufbau, der ein wirksames und wirkungsvolles Mittel zum Filtern von teilchenförmigem Material aus dem Kraftstoff und zum Entfernen von Wasser aus dem Kraftstoff bildet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen und verbesserten Kraftstoffilters, der ein Einwegpatronenelement aufweist, das eine zweistufige Filtergesamtheit umfaßt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen angeführt.
Kurz gesagt ist die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform eine Kraftstoff-Filtergesamtheit, die einen Grundteil und eine Einwegfilterpatrone aufweist, die an dem Grundteil anbringbar ist. Der Grundteil umfaßt einen Kraftstoffeinlaß, einen Kraftstoffauslaß, eine mittige erste Leitung, die innen einen ersten axialen Durchlaß bildet, der mit dem Einlaß in Verbindung steht, und eine zweite Leitung, die die erste Leitung umgibt und einen zweiten axialen Durchlaß bildet, der mit dem Auslaß in Verbindung steht. Der Grundteil bildet weiter einen Sumpf, der aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Wasser sammelt. Die Patrone weist ein behälterartiges Gehäuse auf. Eine primäre Filtereinheit, die in dem Gehäuse eingeschlossen ist, weist ein gefaltetes primäres Filterelement auf, das eine erste Kammer, die mit dem ersten axialen Durchlaß in Verbindung steht, und eine zweite Kammer begrenzt, die die erste Kammer umgibt. Ein sekundäres Filterelement erstreckt sich außerhalb des Gehäuses. Der Grundteil und das sekundäre Filterelement wirken zusammen, um eine dritte Kammer und eine innere vierte Kammer zu bilden. Die vierte Kammer wird von der dritten Kammer umgeben. Die vierte Kammer steht in Verbindung mit dem zweiten axialen Durchlaß.
Der erste und der zweite axiale Durchlaß sind vorzugsweise koaxial. Das Gehäuse umfaßt weiter eine erste Endkappe und einen ersten Dichtring, der eine Öffnung umgibt, um die Endkappe fluiddicht gegen die erste Leitung abzudichten. Eine zweite Endkappe, die axial von der ersten Endkappe beabstandet ist, befestigt ein zweites Dichtungsmittel, um die zweiten Endkappe fluiddicht gegen die zweite Leitung abzudichten. Das sekundäre Filterelement ist zwischen der ersten und der zweiten Endkappe angeordnet. Die erste Endkappe weist weiter eine Vielzahl von winkelmäßig beabstandeten Öffnungen auf, die Flüssigkeitsverbindung zwischen der zweiten und der dritten Kammer ermöglichen.
Eine Heizeinheit, die einen Heizstab aufweist, der sich axial in der ersten Leitung erstreckt, wird zum Erwärmen des Kraftstoffs verwendet. Das sekundäre Filterelement ist undurchlässig gegen das Hindurchtreten von Wasser. Das primäre Filterelement hat wasserkoaleszierende Eigenschaften, die die Bildung von Wassertröpfchen in der zweiten Kammer bewirken. Der Einlaß weist einen Einlaßkanal und der Auslaß weist einen Auslaßkanal auf. Diese Kanäle sind an gegenüberliegenden Stellen des Grundteils angeordnet. Der Sumpf weist ein Paar von Sumpfabschnitten auf, wobei die Einlässe und die Auslässe zwischen den Sumpfabschnitten angeordnet sind. Ein Wasserpegelsensor ist in dem Sumpf angeordnet. Ein Entleerungshahn ist zum Ablassen des gesammelten Wassers aus der Filtergesamtheit auch in dem Sumpf angeordnet.
Eine erfindungsgemäße Kraftstoffilterpatrone beinhaltet einen Behälter, der ein Gehäuse bildet. Ein kontinuierliches fächerförmiges gefaltetes primäres Filterelement ist in dem Gehäuse angeordnet. Das primäre Filterelement hat wasserkoaleszierende Eigenschaften und begrenzt einen mittigen inneren Bereich auf einer Seite des Elementes, und einen äußeren Bereich auf der gegenüberliegenden Seite des Elementes. Eine Endkappe ist mit einem Ende des Gehäuses verbunden und umschließt das primäre Element. Die Endkappe begrenzt eine mittige Öffnung. Ein Dichtring ist in der Öffnung angebracht, um eine Leitung, die durch die Öffnung aufgenommen wird, fluiddicht abzudichten. Ein sekundäres Filterelement, das axial von dem primären Filterelement angeordnet ist, ist außerhalb des Gehäuses lokalisiert. Das sekundäre Filterelement ist undurchlässig gegen das Hindurchtreten von Wasser und begrenzt einen mittigen inneren Bereich. Eine zweite Endkappe umschließt ein axiales Ende des sekundären Filterelements. Die Endkappe begrenzt eine mittige Öffnung, die koaxial zu der ersten Öffnung ist. Ein Dichtring wird von der zweiten Öffnung aufgenommen, um eine zweite Leitung, die durch die zweite Öffnung aufgenommen wird, fluiddicht abzudichten. Die erste Endkappe weist eine Vielzahl winkelmäßig beabstandeter Öffnungen auf. Sowohl das erste als auch das zweite Filterelement haben eine fächerförmige gefaltete Struktur. Die erste Endkappe weist eine Platte auf, die gebogen ist, um eine erste Schulter, die in die Umfangsrandbereiche des des ersten Elements eingreift, und eine zweite Schulter mit kleinerem Durchmesser zu bilden, die in die Umfangsrandbereiche des zweiten Filterelements eingreifen.
Die erste Endkappe ist mit dem Behältergehäuse entlang einer gewalzten Umfangsnaht verbunden. Ein Dichtring ist zwischen der ersten Endkappe und einer oberen Schulter des Grundteils angeordnet. Ein Haltekragen ist auf den Grundteil geschraubt und greift axial in den oberen Teil der Walznaht ein, um die Patrone an den Grundteil zu befestigen und den Dichtring zu belasten.
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus den Zeichnungen und der Beschreibung deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine Explosionsansicht einer Kraftstoff- Filtergesamtheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist eine Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten zusammengesetzten Kraftstoff-Filtergesamtheit;
Figur 3 ist eine Ansicht von oben des Anteils des Grundteils der in Figur 2 gezeigten Kraftstoff-Filtergesamtheit, wobei der Anteil des Grundteils um 90º von der in Figur 2 gezeigten Ausrichtung gedreht ist;
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht des Anteils des Grundteils entlang der in Figur 3 gezeigten Linie 4-4;
Figur 5 ist eine Schnittansicht des Patronenteils der in Figur 1 gezeigten Kraftstoff-Filtergesamtheit;
Figur 6 ist eine Schnittansicht des Patronenteils entlang der in Figur 5 gezeigten Linie 6-6;
Figur 7 ist eine Schnittansicht der Filterpatrone entlang der in Figur 5 gezeigten Linie 7-7;
Figur 8 ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt der in Figur 1 gezeigten Kraftstoff-Filtergesamtheit;
Figur 9 ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Kraftstoff- Filtergesamtheit gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 10 ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt einer dritten Ausführungsform einer Kraftstoff- Filtergesamtheit gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detailierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Teile in den verschiedenen Figuren darstellen, ist eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Filtergesamtheit allgemein durch die Ziffer 10 gekennzeichnet. Die Kraftstoff-Filtergesamtheit 10 weist einen Grundteil 12 und eine Einwegfilterpatrone 14 auf. Die Kraftstoff-Filtergesamtheit ist besonders zum Einbau in das Kraftstoffzuleitungssystem eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) wie einem Dieselmotor geeignet, um teilchenförmiges Material aus dem Kraftstoff zu entfernen und Wasser von dem Kraftstoff zu trennen. Darüberhinaus umfaßt die Kraftstoff-Filtergesamtheit 10 eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Kraftstoffs unter kalten Witterungsbedingungen, um das Ausfallen von Wachskristallen aus dem Kraftstoff zu verhindern.
Der Grundteil 12 liegt auf einer Kopfstück-Endkappe 20, die eine Öffnung aufweist, durch die eine elektrische Kraftstoff-Heizeinrichtung 22 eingeführt ist. Die elektrische Kraftstoff-Heizeinrichtung 22 umfaßt einen integrierten Endkappenbolzen 24 und eine Öffnung 26, die in eine interne Kammer 28 führt. Ein Heizstab 32 steht axial aus dem Bolzen 24 der Kraftstoff-Heizeinrichtung vor. Die Kraftstoff-Heizeinrichtung umfaßt eine mit einem Gewinde versehene Zwischenoberfläche 34, die in einen zusätzlich mit einem Gewinde versehenen Teil des Grundteils 12 geschraubt ist, um den Grundteil an die Kopfstück-Endkappe 20 zu befestigen. Dichtringe 36 und 38 sind in ringförmigen Aussparungen der Kopfstück-Endkappe befestigt, um den Grundteil gegen die Endkappe abzudichten.
Grundteil 12 ist ein umgekehrter tassenähnlicher Bauteil, welcher eine innere diametrale Schulter 40 aufweist. Die Schulter 40 teilt den unteren Teil des Grundteils in ein Paar von Sümpfen 42 und 44 zum Sammeln von Wasser, das durch die Filtergesamtheit von dem Kraftstoff getrennt wird. Ein Querdurchlaß 43 durch die Schulter 40 verbindet die Sümpfe 42 und 44. Eine mittige abgestufte Ausbohrung 46 erstreckt sich axial durch die Schulter. Die Ausbohrung 46 weist an dem unteren inneren Teil eine mit einem Gewinde versehene Öffnung zum Zusammenschrauben mit dem Heizelement 22 auf.
Eine Hülse 48, die einen integrierten Lokalisierungszwischenring 51 aufweist, wird eng teilweise in einem reduzierten Segment der Ausbohrung 46 aufgenommen. Der Durchmesser der Hülse ist größer als der Durchmesser des Heizstabs 32 des Heizelements und erstreckt sich in koaxialer Beziehung zu dem Stab 32, um so den Heizstab 32 radial zu umschließen. Das obere Segment der Ausbohrung 46 weist einen vergrößerten Durchmesser auf. Eine zweite Hülse 50 wird in dem vergrößerten Ausbohrungsteil in enger konzentrischer Beziehung zu der Hülse 48 aufgenommen. Die Hülse 50 weist einen integrierten Lokalisierungszwischenring 53 auf und hat eine im Vergleich zu der der Hülse 48 verringerte axiale Länge. Die Hülse 50 und der Lokalisierungsring 53 derselben ermöglichen einen variablen Abstand zwischen dem Grundteil 12 und der Patrone, welcher Toleranzen erlaubt. Ein ringförmiger axialer Kanal 49 ist zwischen den Hülsen 48 und 50 gebildet. Die Hülsen 48 und 50 dienen als axiale Fluidleitungen.
Ein Kraftstoffeinlaß 52 umfaßt einen Anschlußteil 54 mit Innengewinde. Der Kraftstoffeinlaß verläuft radial und axial in der Schulter und öffnet sich durch eine ringförmige Aussparung 56 in der Endkappe 20. Ein Kraftstoffauslaß 58 verläuft radial in allgemeiner Gleichrichtung mit dem Kraftstoffeinlaß 52. Eine vergrößerte Ringspule, die die innere Hülse 48 in axialer Verbindung mit dem Durchlaß 49 (definiert zwischen den Hülsen 48 und 50) umgibt, führt zu dem Auslaß 58. Der Kraftstoffauslaß umfaßt eine Anschlußverbindung 59 mit Innengewinde zum Verbinden mit einer Auslaß- Kraftstoffleitung.
Eine mit einem Gewinde versehene Oberfläche an dem oberen Umfangsbereich des Grundteils ist zur geschraubten Verbindung mit einem Haltekragen 62 ausgelegt, um die Einwegfilterpatrone 14 an den Grundteil 12 zu befestigen. Eine obere Umfangslippe 64 des Grundteils nimmt einen O-Ring 65 auf, welcher von der Unterseite der Patrone 14 erfaßt wird. Ein Entleerungshahn 66 und ein Wassersensor 68 sind zur inneren Verbindung mit dem Sumpf 42 in die Seite des Grundteils geschraubt. Der Wasserpegelsensor 68 steht in elektrischer Verbindung mit der Kabine des Fahrzeugs, um anzuzeigen, daß der Wasserpegel einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, so daß das Wasser manuell durch drehendes Lockern des Entleerungshahns 66 aus den Sümpfen abgelassen werden kann.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 5 weist die Einwegfilterpatrone 14 einen dosenförmigen Behälter 70 auf, der so ausgeführt ist, daß er eine obere am Umfang angeordnete zurückspringende Einbuchtung 72 aufweist. Ein Filterelement 74 einer primären Stufe, das eine kontinuierliche gefaltete Fächerform hat, wird von dem Behälter aufgenommen. Das Filterelement 74 erstreckt sich axial leicht unter das Unterteil der Seitenwand des Behälters. Das primäre Filterelement definiert auf diese Weise eine innere mittige axiale Kammer 76 und eine ringähnliche äußere Kammer 78. Das primäre Filterelement ist mit Harzträgern oder anderen Wasser-Koaleszenzmitteln versehen, so daß, wenn der Kraftstoff aus dem Durchlaß 76 durch das Filterelement 74 in Kammer 78 fließt, das Wasser koalesziert und Wassertröpfen in der Koalenszenzkammer 78 bildet.
Eine Endkappe 80 der primären Stufe umgibt das primäre Filterelement. Die Endkappe 80 ist gegen die unteren Randteile des Behälters gewalzt und befestigt, um eine Umfangswalznaht 81 zu bilden, die eine obere Halteschulter 83 aufweist. Die Endkappe 80 ist außerdem so gefaltet, daß sie eine innere ringförmige Halteschulter 82 aufweist, welche zur Positionierung des Elements in den unteren Teil des Filterelements 74 eingreift. Die Endkappe 80 definiert weiter an einer inneren unteren Stelle eine ringförmige Halteschulter 84, welche allgemein mit der Schulter 82 koaxial ist und einen kleineren Durchmesser als Schulter 82 aufweist. Eine mittige runde Öffnung 86 nimmt durch die Endkappe ein gummiartiges Dichtelement 88 auf, das so ausgebildet ist, daß dasselbe bei Befestigung der Filterpatrone an den Grundteil fluiddicht gegen die Hülse 48 abschließt. Die axial beabstandeten Randteile des primären Filterelements 74 sind durch ein Haftmittel wie "Plastisol" an der oberen Unterseite des Behälters und an der oberen Oberfläche der Endkappe 80 befestigt. Eine obere ringförmige Plattform, die von der Endkappe an der Unterseite der Koaleszenzkammer 78 gebildet wird, umfaßt eine Vielzahl von winkelmäßig beabstandeten Öffnungen 90. Die koaleszierten Wassertröpfchen tropfen aus der Kammer 78 durch die Öffnungen 90 und werden in den Sümpfen 42 und 44, wie im folgenden beschrieben, gesammelt.
Ein sekundäres Filterelement 92, das eine kontinuierliche fächerförmige gefaltete Struktur hat, erstreckt sich von der unteren Oberfläche der Endkappe 80. Die oberen Umfangsränder des Filterelements 92 liegen haltbar gegen die Schulter 84 der Endkappe 80 an. Eine Endkappe 94 einer sekundären Stufe umschließt das axiale Ende des Filterelements 92. Die Endkappe 94 umfaßt einen äußeren Flansch, welcher nach oben gerichtet ist, um haltbar in die Umfangsränder des Filterelements einzugreifen. Eine runde Öffnung 96 nimmt durch den mittigen Teil der Endkappe einen gummiartigen Dichtring 98 auf. Dichtring 98 ist ausgelegt und angeordnet, um bei Befestigung der Filterpatrone an den Grundteil fluiddicht gegen die äußere Hülse 50 abzuschließen. Ein Haftmittel wie "Plastisol"-Kleber wird auf die Endteile des Filterelements 92 aufgetragen, um das Filterelement an den Endkappen 80 und 94 zu befestigen.
Die äußeren Oberflächen des sekundären Filterelements 92 dienen als eine Wassersperre, welche verhindert, daß Wasser in die mittige Kammer 95 gelangt, die zwischen den Endkappen 80 und 94 definiert ist. Das sekundäre Filterelement 92 kann aus einer porösen Substanz bestehen, welche mit Silicon gesättigt ist, um die äußere Wassersperre zu bilden. In dem wie in den Figuren 1 und 5 gezeigten unbefestigten Zustand ist ein grundlegender Teil der äußeren Oberfläche des Filterelements 92 an der Unterseite des Behälters 70 offen.
Die obere Umhüllung des Behälters 70 umfaßt weiter eine runde Öffnung, durch die ein Ventilkörper 100 eingeführt wird. Der Ventilkörper 100 wird mit einem Haftmittel gegen den Behälter abgedichtet. Ein lösbares Entlüftungsventil 102 ist in dem Ventilkörper in Stellung bringbar. Das Entlüftungsventil dient zum steuerbaren Ablassen von Luft aus dem Inneren des Filters. Das Entlüftungsventil 102 kann aus dem Ventilkörper 100 entfernt werden und bei Ersetzen einer verbrauchten Patrone wieder in den Ventilkörper einer neuen Patrone eingesetzt werden.
In Gebrauch wird die Einwegfilterpatrone 14 an den Grundteil 12 befestigt, indem die Patrone über die Hülsen 48 und 50 des Grundteils gedrückt wird, so daß die gummiartigen Dichtringe 88 und 98 diametral gegen die jeweilige Hülse 48 und 50 abschließen. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Figur 8 greift die Unterseite der Endkappe 80 in einen gummiartigen O-Ring 65 ein, der gegen die Lippe 64 des Grundteils angeordnet ist. Der Haltekragen 62 wird dann an den Grundteil und axial eingreifbar gegen die Walznahtschulter 83 des Behälters 70 geschraubt, um den O-Ring 65 zusammendrückend zu belasten und die Patrone in einer fluiddichten Beziehung an den Grundteil zu befestigen.
Die Walznaht 81 hat einen mehrschichtigen Aufbau, welcher an der Grenzfläche zwischen Endkappe/Behälter eine starre Struktur bewirkt. Der O-Ring 65 ist in großer Nähe zu der Walznaht 81 an einer Stelle der Patrone angeordnet, die einen hohes Maß an struktureller Integrität aufweist. Auf den O-Ring kann daher durch die Endkappe 80 eine grundlegend zusammendrückende Kraft ausgeübt werden, ohne die strukturelle oder funktionelle Integrität der Patrone zu gefährden.
Das einzige zusammendrückend belastete Dichtelement der Patrone ist der O-Ring 65. Die Ringe 88 und 98 dienen im wesentlichen als diametrische Dichtelemente und werden nicht zusammendrückend belastet. Folglich kann die Patrone in einem begrenzten Maße axial, parallel zu den Hülsen 48 und 50 "schweben", um jegliche, sich möglicherweise aufbauenden Spannungen zu kompensieren. Die in Figur 8 gezeigten dicken Pfeile stellen die fliegende Befestigungsart parallel zu dem Lokalisierungsring 53 dar.
Die Lippe 64 ist vorzugsweise in einem nach unten gerichteten Winkel geneigt (von den inneren zu den äußeren Teilen), so daß die axiale zusammendrückende Belastung zusätzlich dazu dient, die Patrone auf dem Grundteil zu zentrieren. Der geneigte Lippenaufbau neigt auch dazu, die Dichtgrenzfläche des O-Rings radial von den Öffnungen 90 wegzudrücken, um unbehinderte Fluidverbindung durch dieselben sicherzustellen.
Die Kraftstoff-Filtergesamtheit kann mittels eines Trägers 104, der zusammenwirkende Schultern aufweist, welche einen Klemmring 106 aufnehmen, geeignet in dem Fahrzeug angebracht werden. Ein Bolzen (nicht gezeigt) erstreckt sich zwischen aufgereihten Öffnungen des Klemmrings und einer Öffnung in dem Träger, um den Klemmring an dem Träger zu befestigen. Der Klemmring 106 umgibt und greift klammernd in einen mit einer Vertiefung versehenen Hals 108 des Grundteils ein, um den Grundteil an seinem Ort zu befestigen.
Der Strömungsweg des Kraftstoffs durch die Filtergesamtheit wird durch die in Figur 2 gezeigten Pfeile dargestellt. In Betrieb wird dem Einlaß 52 Kraftstoff zugeführt, um die ringförmige Ausnehmung 56 und die Öffnung 26 zu durchqueren und in die Heizkammer 28 zu gelangen. Der Kraftstoff fließt dann axial durch die Hülse 48 in großer Nähe zu dem Heizstab 32, so daß der Kraftstoff bei Bedarf erwärmt werden kann. Der Kraftstoff fließt weiter axial nach oben (in Richtung der in Figur 2 gezeigten Pfeile) in die primäre Kammer 76 zur Durchquerung des primären Filterelements 74 nach außen. Das Filterelement 74 dient zum Entfernen von teilchenförmigem Material aus dem Kraftstoff. Das teilchenförmige Material wird auf der stromaufwärts gerichteten Seite des primären Filterelements 74 eingeschlossen. Der Kraftstoff fließt in die Koaleszenzkammer 78, in der das Wasser als Tröpfchen aus dem Kraftstoff koalesziert und mit dem Kraftstoff durch die Öffnungen 90 fließt. Das Wasser fließt weiter nach unten zur Sammlung in den Sümpfen 40 und 42. Der Filter der sekundären Stufe ist eine Wassersperre, die das Eintreten von Wasser in die Kammer 94 der sekundären Stufe verhindert.
Der gefilterte Kraftstoff fließt anschließend durch ein Element 92 der sekundären Stufe in die innere Kammer 95, um den Durchlaß 49 zwischen den Hülsen 48 und 50 (wie durch die Pfeile in Figur 2 dargestellt) allgemein axial zu durchqueren. Der gefilterte Kraftstoff fließt dann allgemein radial aus dem Auslaß 58, um der Kraftstoffeinspritzpumpe und/oder dem Motor zugeführt zu werden.
Die vorhergehende Kraftstoff-Filtergesamtheit 10 stellt ein wirksames Mittel bereit zum Filtern von teilchenförmigem Material aus dem Kraftstoff, zum Entfernen von Wasser aus dem Kraftstoff und bei Bedarf zum Erwärmen des Kraftstoffs auf eine ausreichende Temperatur, um das Ausfallen von Wachskristallen zu verhindern. Darüberhinaus ist die Filterpatrone ersetzbar, so daß, wenn die Wirksamkeit der Filterpatrone verbraucht ist, wenn nötig eine neue Patrone an ihrem Ort angebracht werden kann. Der Haltekragen 62 wird gewindemäßig gelockert, die lösbare Entlüftung 102 wird aus dem Patronenelement entfernt, und eine neue Patrone wird geeignet an ihrem Ort befestigt.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß die installierte Kraftstoff-Filtergesamtheit für einige Anwendungen umgedreht sein kann, d. h. die Patrone, wie am besten in den Figuren 9 und 10 gezeigt, unter dem Grundteil angebracht wird. Bezugnehmend auf Figur 9 unterscheidet sich die Kraftstoff- Filtergesamtheit 10a auch prinzipiell darin von der Kraftstoff-Filtergesamtheit 10, daß die primären und sekundären Filterelemente 74a und 92a im wesentlichen als ein Zweistufen-Kraftstoffilter arbeiten, ohne eine zusätzliche wirksame Einrichtung zum Entfernen von Wasser aus dem Kraftstoff zu verwenden. Baukomponenten der Kraftstoff-Filtergesamtheit 10a, die den vorher beschriebenen entsprechen, sind allgemein durch die Ziffern gekennzeichnet, die den von dem Buchstaben "a" gefolgten Bauteilen der Kraftstoff-Filtergesamtheit 10 entsprechen. Der Kraftstoff tritt in die Kraftstoff-Filtergesamtheit 10a durch einen Kraftstoffeinlaß 52a ein und verläßt den Filter durch einen Auslaß 58a. Der allgemeine Strömungsweg des Kraftstoffs durch die Filtergesamtheit ist allgemein durch die in Figur 9 gezeigten Pfeile gekennzeichnet. Der Kraftstoffströmungsweg ist im Vergleich zu dem in Figur 2 gezeigten Weg im wesentlichen richtungsmäßig umgekehrt.
Die in Figur 10 dargestellte Kraftstoff-Filtergesamtheit 10b ist ein umgekehrter Kraftstoffilter (im Vergleich zu Fig. 1-5), der auch als Wassertrenneinrichtung arbeitet. Der Behälter 70b des Patronenteils, welches das primäre Filterelement 74b umgibt, ist verlängert, um eine Kammer oder einen Sumpf 120 zu bilden, der sich unter dem primären Filterelement befindet. Weiter ist eine untere Endkappe 122 über dem unteren axialen Ende des Filterelements 74b angebracht. Das primäre Filterelement 74b hat wasserkoaleszierende Eigenschaften, so daß sich Wassertröpfchen an der Auslaßseite des Filterelements bilden und auf den unteren Teil des Sumpfes 120 tropfen (wie schematisch in Figur 20 gezeigt). Ein Entleerungshahn 124 ist an dem unteren Teil des Sumpfes angebracht, um das gesammelte Wasser aus dem Filter abzulassen. Der Behälter 70b kann aus einem transparenten oder durchsichtigen Material hergestellt werden, um visuelle Inspizierung des Wasserpegels zu ermöglichen. Der allgemeine Strömungsweg des Kraftstoffs durch die Filtergesamtheit 10b ist allgemein durch die in Figur 10 gezeigten Pfeile gekennzeichnet.

Claims

1. Kraftstoff-Filtergesamtheit (10), die aufweist:

ein Grundteilmittel, das einen Grundteil (12) mit einem Kraftstoffeinlaß (52), einem Kraftstoffauslaß (58) und einem mittigen ersten Leitungsmittel (48), um innen einen ersten axialen Durchlaß zu bilden, der mit dem Einlaß in Verbindung bringbar ist; und ein Einwegfilterpatronenmittel (14) aufweist, das an dem Grundteilmittel anbringbar ist, um teilchenförmiges Material vom Kraftstoff zu entfernen, wobei das Einwegpatronenmittel aufweist:

ein Gehäusemittel, das einen Behälter aufweist;

ein erstes Filtermittel (74), das in dem Gehäusemittel eingeschlossen ist und eine erste Kammer (76), die mit dem ersten axialen Durchlaß in Verbindung steht, und eine zweite Kammer (78) begrenzt, das die erste Kammer umgibt; und

ein zweites Filtermittel, das axial von dem ersten Filtermittel (74) angeordnet ist und ein zweites Filterelement (92) aufweist und einen mittigen inneren Bereich begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (12) eine Lippe (64) bildet und ein zweites Leitungsmittel (50) aufweist, das das erste Leitungsmittel umgibt, um einen zweiten axialen Durchlaß (49) zu bilden, der mit dem mittigen inneren Bereich und mit dem Auslaß (58) in Verbindung steht, daß das Gehäusemittel ein Endkappenmittel aufweist, das einen Endteil eines Filtermittels einschließt und mit dem Behälter entlang einer Umfangnaht verbunden ist, die eine Halteschulter (83) bildet; und daß Haltemittel vorgesehen sind, die einen Kragen (62) aufweisen, der gewindemäßig mit dem Grundteilmittel (12) in Eingriff bringbar und axial gegen die Nahtschulter (83) in Eingriff bringbar ist, um das Patronenmittel (14) an der Lippe (64) des Grundteilmittels (12) festzuhalten.

2. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (48) und zweiten (50) axialen Durchlässe coaxial sind.

3. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Dichtmittel (65) aufweist, das dichtend zwischen der Lippe (64) und dem Endkappenmittel in Eingriff steht, um das Patronenmittel (14) gegen das Grundteilmittel (12) fluiddicht abzudichten.

4. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel (65) in großer Nähe zu der Naht angeordnet und zusammengedrückt belastet ist durch gewindemäßiges Befestigen des Haltemittels gegen die Naht.

5. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (64) in einem schiefen Winkel zur Mittelachse durch das erste Leitungsmittel (48) geneigt ist.

6. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filterelement (92) allgemein undurchlässig gegen Hindurchtreten von Wasser durch dasselbe ist.

7. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Sumpfmittel (42,44) zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aufweist.

8. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein äußeres Ende gegenüber der Naht hat und der Behälter weiter einen Sumpf (120) bildet, der axial zwischen dem ersten Filterelement (74) und dem äußeren Ende angeordnet ist.

9. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Material hergestellt ist, das visuelle Inspizierung des in dem Sumpf gesammelten Wassers erlaubt.

10. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel (65) einen O-Ring aufweist, der zusammengedrückt belastet ist durch gewindemäßiges Festziehen des Kragens (62) gegen das Grundteilmittel (12).

11. Kraftstoff-Filtergesamtheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Halteschultermittel (83) in Umfangsrichtung um das Gehäuse erstreckt.