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Patent Searching and Data


Title:
FUEL FILTER ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/048122
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel filter arrangement (30), -having a fuel filter device (1) for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, which fuel filter device comprises a filter element (2) which can be flowed through by a fuel (K), in particular diesel fuel, and which serves for separating off water (W) contained in the fuel (K), -having a fuel filter cleaning device for cleaning the filter element (2) of the fuel filter device (1), -wherein the fuel filter cleaning device (31) and the fuel filter device (1) are coordinated with one another such that the filter element (2) of the fuel filter device (1) can be received in the fuel filter cleaning device (31) in order for a cleaning process to be performed in which the filter element is flushed with a cleaning agent. (Fig. 1)

Inventors:
HEIN, Martin (Landauerstr. 42B, Stuttgart, 70499, DE)
PREISSINGER, Markus (Telemannstraße 26, Leonberg, 71229, DE)
Application Number:
EP2018/069915
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
July 23, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE INTERNATIONAL GMBH (Pragstraße 26-46, Stuttgart, 70376, DE)
International Classes:
F02M37/22; B01D29/00; B01D41/04
Foreign References:
JP2005226552A2005-08-25
DE427222C1926-03-26
US5361790A1994-11-08
US8801867B22014-08-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BRP RENAUD UND PARTNER MBB (Königstraße 28, Stuttgart, 70173, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Kraftstofffilter-Anordnung (30),

mit einer Kraftstofffiltereinrichtung (1 ) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, welche ein von einem Kraftstoff (K), insbesondere Diesel-Kraftstoff, durchströmbares Filterelement (2) zum Abscheiden von im Kraftstoff (K) enthaltenem Wasser (W) umfasst, mit einer Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung zum Reinigen des

Filterelements (2) der Kraftstofffiltereinrichtung (1 )

wobei die Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung (31 ) und die

Kraftstofffiltereinrichtung (1 ) derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Filterelement (2) der Kraftstofffiltereinrichtung (1 ) zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens, bei welchem das Filterelement mit einem

Reinigungsmittel gespült wird, in der Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung (31 ) aufnehmbar ist.

2. Kraftstofffilter-Anordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung (31 ) zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens mit folgenden Verfahrensschritten eingerichtet ist: a) Spülen des Filterelements (2) mit einer ersten alkalischen Lauge (L1 )

vorzugsweise einer Kali- oder Natron-Lauge,

b) Oxidatives Spülen des Filterelements (2) mit einer zweiten alkalischen Lauge (L2), höchst vorzugsweise einer Natron-Lauge,

wobei ein pH-Wert der zweiten Lauge (L2) kleiner ist als der pH-Wert der ersten Lauge (L1 ), c) Spülen des Filterelements (2) mit einer ersten Säure, vorzugsweise mit einer organische Säure mit chelatisierenden Eigenschaften,

d) Spülen des Filterelements (2) mit einer zweiten Säure, vorzugsweise mit einer Mineralsäure, wobei der pH-Wert der ersten Säure kleiner ist als der pH-Wert der zweiten Säure.

3. Kraftstofffilter-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filterelement (2) der zu reinigenden Kraftstofffiltereinrichtung (1 ) wenigstens eine, vorzugweise zwei oder mehr, Membran(en) auf Polymeroder Keramikbasis umfasst.

4. Kraftstofffilter-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Filterelement (2) mehrlagig und gefaltet ausgebildet ist und ein synthetisches Filtermaterial umfasst.

5. Verfahren zum Reinigen eines Filterelements (2) einer

Kraftstofffiltereinrichtung (1 ), insbesondere einer Kraftstofffilter-Anordnung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:

a) Spülen des Filterelements (2) mit einer ersten alkalischen Lauge (L1 )

vorzugsweise einer Kali- oder Natron-Lauge,

b) Oxidatives Spülen des Filterelements (2) mit einer zweiten alkalischen Lauge (L2), höchst vorzugsweise einer Natron-Lauge,

wobei ein pH-Wert der zweiten Lauge (L2) kleiner ist als der pH-Wert der ersten Lauge (L1 ),

c) Spülen des Filterelements mit einer ersten Säure (S1 ), vorzugsweise mit einer organische Säure mit chelatisierenden Eigenschaften, d) Spülen des Filterelements (2) mit einer zweiten Säure (S2), vorzugsweise mit einer Mineralsäure, wobei der pH-Wert der ersten Säure kleiner ist als der pH-Wert der zweiten Säure.

6. Verfahren oder Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Verfahren den folgenden, zusätzlichen Verfahrensschritt e) aufweist: e) Neutralisieren des Filterelements (2) mit, vorzugsweise enthärtetem, Wasser.

7. Verfahren oder Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die in Schritt a) verwendete erste Lauge (L1 ) bzw. Natron-Lauge

einen pH-Wert zwischen 10 und 14 aufweist.

8. Verfahren oder Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die in Schritt b) verwendete zweite Lauge (L2) bzw. Natron-Lauge einen pH- Wert zwischen 7 und 12 aufweist.

9. Verfahren oder Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die in Schritt c) verwendete erste Säure (S1 ) einen pH-Wert zwischen 2 und 4 aufweist.

10. Verfahren oder Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die in Schritt d) verwendete zweite Säure (S2) einen pH-Wert zwischen 0 und 3 aufweist.

Description:
Kraftstofffilter-Anordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstofffilter-Anordnung sowie ein

Verfahren zum Reinigen eines Filterelements einer solchen Kraftstofffilter- Anordnung.

In modernen Kraftstoffversorgungssystemen werden in den zugehörigen

Kraftstofffiltereinrichtungen üblicherweise als Wasserabscheider wirkende

Filterelemente eingesetzt, um den im Kraftstoff enthaltenen Wasseranteil soweit wie möglich abzusenken. Wird das im Kraftstoff enthaltene Wasser nicht separiert und abgeschieden, so kann es in den nachfolgenden Aggregaten zu unerwünschter Korrosion, Abrasion, Werkstoffversprödung sowie zu Kavitation führen. Ebenso führt ein erhöhter Wasseranteil im Kraftstoffversorgungssystem zu einer Wachstumsförderung von Mikroorganismen, welche eine Verschleimung der Kraftstofffiltereinrichtung bewirken sowie eine erhöhte Korrosion am

Filtergehäuse hervorrufen kann.

Aufgrund von sich im Laufe des Betriebs einstellender Verschmutzung, typischerweise mit im Kraftstoff enthaltenen Schmutzpartikeln, kann es

erforderlich sein, die Filterelemente nach einer bestimmten Nutzungsdauer auszutauschen, bevor sich ihre Filterwirkung zu stark erschöpft. Ein solcher Austausch des Filterelements ist aber nicht mit unerheblichen Kosten verbunden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu teilweise oder sogar vollständig auszuräumen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche.

Grundidee der Erfindung ist demnach, die Lebensdauer einer Kraftstofffiltereinrichtung durch mindestens einmalige Reinigung des Filterelements in einer auf das Filterelement abgestimmten Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung zu verlängern. Die Reinigung des Filterelements erfolgt dabei durch mehrfaches Spülen desselben, wobei als Spülmittel sukzessive basische als auch saure Flüssigkeiten verwendet werden. Somit ändert sich der pH-Wert des auf das Filterelement wirkenden Spülmittels während der gesamten Spülung. Mittels dieser Vorgehensweise kann das Filterelement hochwirksam von

Schmutzpartikeln und anderen Verunreinigungen gereinigt werden. Somit kann das Filterelement nach erfolgter Reinigung erneut in einem Kraftfahrzeug als Kraftstofffiltereinrichtung verwendet werden kann. Folglich kann ein und dasselbe Filterelement zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach gereinigt werden, bevor das Filterelement durch irreversibles "Fouling" soweit verunreinigt ist, dass dieses nicht mehr in nennenswertem Ausmaß gereinigt werden kann und das

Filterelement endgültig somit ausgetauscht werden muss. Durch die hier vorgestellte Idee, das Filterelement der Kraftstofffiltereinrichtung in einer geeigneten, auf das Filterelement abgestimmten Kraftstofffilter- Reinigungseinrichtung zu reinigen, kann die Lebensdauer des Filterelements gegenüber herkömmlichen Filterelementen erheblich erhöht werden.

Der endgültige Austausch der Kraftstofffiltereinrichtung gegen ein Ersatzteil kann somit nach wesentlich mehr Betriebsstunden erfolgen als dies bislang üblich ist. In der Folge können die Kosten zum Betrieb der Kraftstofffiltereinrichtung in einem Kraftfahrzeug in nicht unerheblichem Maße verringert werden. Eine erfindungsgemäße Kraftstofffilter-Anordnung umfasst eine Kraftstofffiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche ein von einem Kraftstoff durch ström bares Filterelement zum Abscheiden von im Kraftstoff enthaltenem Wasser aufweist. Die Kraftstofffilter-Anordnung umfasst weiterhin eine

Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung zum Reinigen dieses Filterelements der Kraftstofffiltereinrichtung. Erfindungsgemäß sind die Kraftstofffilter- Reinigungseinrichtung und die Kraftstofffiltereinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass das Filterelement der Kraftstofffiltereinrichtung zur

Durchführung eines Reinigungsverfahrens, bei welchem das Filterelement mehrfach mit einem Reinigungsmittel gespült wird, in der Kraftstofffilter- Reinigungseinrichtung aufnehmbar ist. Somit kann das oben beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren in der Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung durchgeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kraftstofffilter- Reinigungseinrichtung zur Durchführung eines Reinigungsverfahrens mit zumindest den folgenden vier Verfahrensschritten a) bis d) eingerichtet: In einem ersten Verfahrensschritt a) wird das Filterelement mit einer ersten alkalischen Lauge gespült. Bevorzugt ist die erste Lauge eine starke Lauge, vorzugsweise eine Kali- oder Natronlauge. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt b) kann dieser erste Reinigungsschritt intensiviert werden durch Verwendung von zusätzlichen Oxidationsmitteln in Kombination mit zu unter Verfahrensschritt a) genannten Laugen. Bei dieser Ausführungsform kann die oxidative Wirkung durch Reduzierung des stark alkalischen Milieus zusätzlich verbessert werden. In einem dritten Verfahrensschritt c) wird das Filterelement, vorzugsweise nach einem Spülschritt mit Wasser, mit einer ersten Säure neutralisiert und sauer gereinigt. In einem vierten Verfahrensschritt d) wird das Filterelement mit wenigstens einer zweiten Säure gespült. Dabei ist der pH-Wert der ersten Säure kleiner als der pH-Wert der zweiten Säure. Bevorzugt ist die erste Säure eine schwache bis mittelstarke organische Säure, die auch chelatisierende

Eigenschaften aufweisen kann, und/oder die zweite Säure eine Mineralsäure. Denkbar ist für Verfahrensschritt d) auch ein Spülen mit zwei oder mehr verschiedenen Mineralsäuren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filterelement der zu reinigenden Kraftstofffiltereinrichtung wenigstens eine, vorzugweise zwei oder mehr, Membran(en) auf Polymer- oder Keramikbasis. Eine derartige Ausbildung des Filterelements empfiehlt sich, wenn nur eine relativ„einfache" Filtration des zu reinigenden Kraftstoffs erfolgen soll.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Filterelement mehrlagig und gefaltet ausgebildet sein und ein synthetisches Filtermaterial umfassen.

Die vorliegende Erfindung betrifft das voranstehend erläuterte Verfahren auch unabhängig von der Verwendung in der vorangehend beschriebenen

Kraftstofffilter-Anordnung. Die oben erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Kraftstofffilter-Anordnung übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Verfahren. Dieses Verfahren zum Reinigen eines Filterelements einer

Kraftstofffiltereinrichtung umfasst also einen ersten Verfahrensschritt a), gemäß welchem das Filterelement mit einer ersten alkalischen Lauge gespült wird.

Bevorzugt ist die erste Lauge eine Kali- oder Natronlauge. In einem zweiten Verfahrensschritt b) wird das Filterelements durch Verwendung von zusätzlichen Oxidationsmitteln in Kombination mit den zu Verfahrensschritt a) genannten Laugen oxidativ gespült. Erfindungsgemäß ist die Wirksamkeit der Reinigung bei geringerem pH-Wert im zweiten Verfahrensschritt effektiver als im stark basischen Millieu. In einem dritten Verfahrensschritt c) wird das Filterelement mit einer ersten Säure gespült. In einem vierten Verfahrensschritt d) wird das Filterelement mit wenigstens einer zweiten Säure gespült. Erfindungsgemäß ist der pH-Wert der zweiten Säure kleiner als der pH-Wert der ersten Säure.

Bevorzugt ist die erste Säure eine schwache bis mittelstarke organische Säure und/oder die zweite Säure eine Mineralsäure. Denkbar ist für Verfahrensschritt d) auch ein Spülen mit zwei oder mehr verschiedenen Mineralsäuren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Verfahrensschritt e), gemäß welchem das

Filterelements mit Wasser, vorzugsweise mit enthärtetem Wasser,

nachgewaschen und neutralisiert wird.

Bevorzugt weist die in Schritt a) verwendete Lauge einen pH-Wert zwischen 10 und 14 auf.

Bevorzugt weist die in Schritt b) verwendete Lauge in Verbindung mit einem Oxidationsmittel einen pH-Wert zwischen 7 und 12 auf.

Bevorzugt weist die in Schritt c) verwendete organische Säure einen pH-Wert zwischen 2 und 4 auf.

Bevorzugt weist die in Schritt d) verwendete, wenigstens eine Mineralsäure enthaltende Reinigungslösung, einen pH-Wert zwischen 0 und 3 auf.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen

Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffilter-Anordnung,

Fig. 2 eine Beispiel für Anwendung der Kraftstofffiltereinrichtung in einem

Kraftfahrzeug,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens.

Die Figur 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstofffilter-Anordnung 30. Die Anordnung 30 umfasst eine Kraftstofffiltereinrichtung 1 für eine

Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor. Die Kraftstofffiltereinrichtung 1 umfasst ein von Kraftstoff K, insbesondere Diesel-Kraftstoff, durch ström bares Filterelement 2 zum Abscheiden von im Kraftstoff K

enthaltenem Wasser W. Das Filterelement 2 kann eine ringförmige Membran 3 umfassen, die axial durch zwei Endscheiben 35a, 35b begrenzt ist. Die Membran 3 kann insbesondere hydrophil oder hydrophob ausgebildet sein. Das

Filterelement 2 kann nicht nur mit einer einzigen, sondern mit zwei oder mehr solchen Membranen 3, vorzugsweise auf Polymer- oder Keramikbasis, ausgestattet sein. Denkbar ist es auch, das Filterelement 2 durch ein mehrlagiges und gefaltetes, synthetisches Filtermaterial auszubilden. Weiterhin umfasst die Anordnung 30 eine Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung 31 zum Reinigen des Filterelements 2 der Kraftstofffiltereinrichtung 1 . Die

Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung 31 und die Kraftstofffiltereinrichtung 1 sind hierbei derart aufeinander abgestimmt, dass das Filterelement 2 der

Kraftstofffiltereinrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und somit zur Reinigung des Filterelements 2 aufnehmbar ist. Hierzu kann die Kraftstofffilter-Reinigungseinrichtung 31 ein Reinigungsgehäuse 32 aufweisen, welches einen Gehäuseinnenraum 33 begrenzt und derart dimensioniert ist, dass das Filterelement 2 im Gehäuseinnenraum 33 aufgenommen werden kann. Das Reinigungsgehäuse 32 kann einen den Gehäuseinnenraum 33 umgebenden Gehäusetopf 36 sowie einen Gehäusedeckel 37 zum Verschließen des

Gehäusetopf 36 aufweisen. Zur Reinigung des Filterelements 3 im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Filterelement 2 im Gehäuseinnenraum 33 der Kraftstoff Reinigungseinrichtung 31 angeordnet und anschließend der offene Gehäusetopf 36 mittels des Gehäusedeckels 37 verschlossen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Gemäß einem ersten Verfahrensschritt a) dieses Verfahrens wird das

Filterelement 2 mit einer ersten alkalischen Lauge L1 gespült. Die erste Lauge L1 kann eine Kali- oder Natronlauge sein. Bevorzugt weist die in Schritt a) verwendete erste Lauge L1 einen pH-Wert zwischen 10 und 14 auf. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Filterelement 2 oxidativ mit einer zweiten alkalischen Lauge L2 gespült. Auch die zweite Lauge L2 kann eine Kali- oder Natronlauge sein. Jedoch ist der pH-Wert der zweiten Lauge L2 aufgrund der besseren Wirkung des oxidativen Reinigers in der Lauge kleiner als der pH-Wert der ersten Lauge L1 . Bevorzugt weist die in Schritt b) verwendete zweite Lauge L2 einen pH-Wert zwischen 7 und 12 auf. In einem dritten Verfahrensschritt c) wird das Filterelement 3 mit einer ersten Säure S1 gespült. Die erste Säure S1 kann beispielsweise eine organische Säure mit chelatisierenden Eigenschaften sein. Bevorzugt weist die in Schritt c) verwendete erste Säure S1 einen pH-Wert zwischen 2 und 4 auf. Schließlich wird das Filterelement 3 in einem vierten Verfahrensschritt d) mit einer zweiten Säure S2 gespült. Die zweite Säure S2 kann eine Mineralsäure sein. Bevorzugt weist die in Schritt d) verwendete zweite Säure S2 bzw. Mineralsäure einen pH-Wert zwischen 0 und 3 auf. In jedem Fall ist der pH-Wert der ersten Säure S1 kleiner als der pH-Wert der zweiten Säure S2.

In einem weiteren, abschließenden Verfahrensschritt e) des Verfahrens kann das Filterelement 2 mit Wasser neutralisiert werden. Bevorzugt wird hierfür ein enthärtetes Wasser verwendet.

Nach Beendigung des Reinigungsverfahrens kann das Kraftstofffiltereinrichtung 1 Wieder aus dem Reinigungsgehäuse 32 entnommen und in gereinigtem Zustand wieder als Teil der Kraftstofffiltereinrichtung 1 im Kraftfahrzeug 20 montiert und verwendet werden.

Im Folgenden wird anhand der Figur 2 eine mögliche Anwendung der

Kraftstofffiltereinrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug 20 erläutert werden. Die Kraftstofffiltereinrichtung 1 ist in der Figur 2 nur in stark vereinfachter,

schematischer Darstellung gezeigt. Entsprechend Figur 2 umfasst das

Kraftfahrzeug 20 eine Brennkraftmaschine 25, die als Dieselmotor realisiert sein kann, sowie ein als Kraftstofftank 22 ausgebildetes Kraftstoffreservoir 21 . Das Kraftstoffreservoir 21 dient zum Versorgen der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff K, im Falle des Dieselmotors also mit Diesel-Kraftstoff. Hierzu ist das

Kraftstoffreservoir 21 durch eine Kraftstoffleitung 23 mit der Brennkraftmaschine 25 verbunden. In der Kraftstoffleitung 23 ist eine erfindungsgemäße

Kraftstofffiltereinrichtung 1 angeordnet.

Optional kann das Filterelement 2 einen in den Figuren nicht näher dargestellten Endabscheider zum Abscheiden von Restwasser aus dem mittels der

hydrophilen Membran 3 gereinigten Kraftstoff umfassen.

Die Kraftstofffiltereinrichtung 1 kann außerdem mit einer weiteren Membran 14 ausgestattet sein, die jedoch im Gegensatz zum zur hydrophilen Membran 3 hydrophob, also wasserabweisend, ausgebildet ist. Auch die hydrophile Membran ist ein Teil eines Filterelements 2. Die hydrophobe Membran 14 dient dazu, aus dem mittels der hydrophilen Membran 3 abgeschiedenen Wasser W etwaig vorhandenen Restkraftstoff K auszufiltern. Entsprechend Figur 2 kann das Kraftfahrzeug 1 mit einer Kraftstoffrückführungsleitung 15 ausgestattet sein, welche es erlaubt, den durch die hydrophobe Membran 14 aus dem Wasser W abgeschiedenen Restkraftstoff R in das Kraftstoffreservoir 21 bzw. den

Kraftstofftank 22 zurückzuführen. Nach Durchströmen der hydrophoben

Membran 14 kann das Wasser W in die Umgebung 19 der

Kraftstofffiltereinrichtung 1 ausgeleitet werden.