DE8909261U1 - Filter device for filtering fuel with a fuel pump - Google Patents
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Description
Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff
mit einer Kraftstoffpumpe Filter device for filtering fuel
with a fuel pump
Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen t insbesondere in Nutzfahrzeugen, mit einer Kraftstoffpumpe, mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Gehäuse und nut mindestens eine*, vorzugsweise auswechselbaren, Filtereinsatz, wobei die Kraftstoffpumpe in dis Filt2reinricht_rig integriert ist urd in ihrem Einlaßbe 3ich ein Kugelventil aufweist .The invention relates to a filter device for filtering fuel for internal combustion engines , in particular in commercial vehicles, with a fuel pump, with a housing having an inlet and an outlet and with at least one, preferably replaceable, filter insert, wherein the fuel pump is integrated in the filter device and has a ball valve in its inlet area.
Filwereinrichtungen zum Filtern von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen sind seit langem in den verschiedensten Ausführungen beki.nnt. Ihre Aufgabe ist es, die im Kraftstoff befindlichen Fremdstoffe wie beispielsweise Feststoffpartikel oder auch Wasser zu entfernen.Filter systems for filtering fuel for internal combustion engines have long been known in a wide variety of designs. Their job is to remove foreign substances in the fuel, such as solid particles or water.
Weiterhin ist es bekannt, in eine Filtereinrichtung eine Kraftstoffpumpe vorzusehen, die vor erstmaligem Betrieb oder nach völlig entleertem Tank die Kraftstoffleitung zwischen Tank und Brennkraftmaschine entlüftet und gleichzeitig mit Kraftstoff füllt. Für diese verhältnismäßig seltenen Fälle reicht es in der Regel aus, wenn die Kraftstoffpumpe als Handpumpe ausgeführt ist.It is also known to provide a fuel pump in a filter device, which vents the fuel line between the tank and the internal combustion engine before initial operation or after the tank has been completely emptied and simultaneously fills it with fuel. For these relatively rare cases, it is usually sufficient if the fuel pump is designed as a hand pump.
Zweckmäßig ist es, wenn eine solche Handpumpe in die Filtereinrichtung integriert ist. Eine solche Filtereinrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 33 06 294 bekannt. Die bekannte Filtereinrichtung besteht im wesentlichen aus einerIt is useful if such a hand pump is integrated into the filter device. Such a filter device is known, for example, from DE-PS 33 06 294. The known filter device essentially consists of a
ItIt
Deckeleinheit mit Einlaß und Auslaß zur Einleitung und Ableitung des Kraftstoffes in die bzw. aus der Filtereinrichtung und einer Filtereinheit. Bei dieser bekannten Filtereinrichtung ist eine als Anlaßeinspritzpumpe dienende Kraftstoffpumpe mit der Deckeleinheit verbunden. Dazu ist ein als Zylinder dienendes biegesteifes Rohr zentral und nach unten weisend in der Deckeleinheit angeordnet, dessen obere Öffnung mit dem Einlaß verbunden ist und dessen untere Öffnung in die Filteieinheit hineinragt. In diesem Rohr ist zentral eine Druckstange längsverschieblich angeordnet, deren äußerer Durchmesser klein ist im Verhältnis zum Innendurchmesser des Rohres. Das ooere Ende der Druckstange ist mit einem aus dem Gehäuse herausragenden und mit diesem mittels Schraubgewinde verbindbaren Betätigungselement versehen. Am unteren Ende der Druckstange ist ein elastischer Tauchkolben vorgesehen, der in "Filterstellung" der Druckstange so weit aus dem Rohr hinausragt, daß zwischen Rohrende und Tauchkolben ein Ringspalt zum Durchströmen von Kraftstoff verbleibt. Der einströmende Kraftstoff wird durch ein hohlzylindrisches Filterelement geführt und dem Auslaß zugeleitet.Cover unit with inlet and outlet for introducing and discharging fuel into and out of the filter device and a filter unit. In this known filter device, a fuel pump serving as a starting injection pump is connected to the cover unit. For this purpose, a rigid tube serving as a cylinder is arranged centrally and pointing downwards in the cover unit, the upper opening of which is connected to the inlet and the lower opening of which extends into the filter unit. A push rod is arranged centrally in this tube so that it can be moved longitudinally, the outer diameter of which is small in relation to the inner diameter of the tube. The upper end of the push rod is provided with an actuating element that protrudes from the housing and can be connected to it by means of a screw thread. At the lower end of the push rod there is an elastic plunger piston which, when the push rod is in the "filter position", protrudes so far out of the tube that an annular gap remains between the end of the tube and the plunger piston for fuel to flow through. The incoming fuel is guided through a hollow cylindrical filter element and fed to the outlet.
Zum Entlüften wird nun das Betätigungselement aus dem Gehäuse geschraubt, und durch das damit einhergehende Anheben der Druckstange wird der Tauchkolben in das Rohr hineingezogen. Die Druckstange kann nun zwischen einer unteren und einer oberen Position bewegt werden. Beim Hineindrücken der Druckstange in das Gehät-se wird Kraftstoff durch den Einlaß ins Innere des Rohres gesaugt. Um beim wiederholten Herausziehen den Kraftstoff nicht zurückfließen zu lassen, ist im Bereich des Einlasses ein Rückschlagventil vorgesehen. Das Rückschlagventil ist in für sich bekannter Weise mit einer federbelasteten Kugel versehen. Nachteilig bei der bekannten Filtereinrichtung ist, daß die Einströmung von Kraftstoff durch die federbelastete Kugel behindert wird und die Filtereinrichtung daher einen großen Strömungswiderstand aufweist.To vent the air, the actuating element is now unscrewed from the housing, and the plunger is pulled into the pipe by the resulting lifting of the push rod. The push rod can now be moved between a lower and an upper position. When the push rod is pushed into the housing, fuel is sucked into the pipe through the inlet. To prevent the fuel from flowing back when it is repeatedly pulled out, a check valve is provided in the area of the inlet. The check valve is provided with a spring-loaded ball in a known manner. The disadvantage of the known filter device is that the inflow of fuel is impeded by the spring-loaded ball and the filter device therefore has a high flow resistance.
Der Erfindung liegt deher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Filtereinrichtung zum Filtern von Kraftstoff so auszugestalten und weiterzubilden, daß die Filtereinrichtung einen möglichst geringen Strömungswiderstand aufweist.The invention is therefore based on the object of designing and developing the known filter device for filtering fuel in such a way that the filter device has the lowest possible flow resistance.
Die erfindungsgemäße Filtereinrichtung, bei der die zuvor beschriebene Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßbereich des Gehäuses eine Aussparung zur Aufnahme der vom Kraftstoff angeströmten Kugel des Kuqelventils in seiner geöffneten Stellung vorgesehen ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Strömungsquerschnitt des Einlasses durch das als Kugelventil ausgeführte Rückschlagventil nicht mehr eingeschränkt, so daß der Strömungswiderstand der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung sehr gering ist.The filter device according to the invention, in which the previously described task is solved, is first and foremost characterized in that a recess is provided in the inlet area of the housing to accommodate the ball of the ball valve against which the fuel flows in its open position. Due to this inventive design, the flow cross-section of the inlet is no longer restricted by the check valve designed as a ball valve, so that the flow resistance of the filter device according to the invention is very low.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden, wozu einerseits auf die Unteransprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung anhand der Zeichnung verwiesen wird. In der Zeichnung zeigenThere are now various possibilities for designing and developing the teaching of the invention, for which reference is made on the one hand to the subclaims and on the other hand to the following explanation of preferred embodiments of the filter device according to the invention with reference to the drawing. The drawing shows
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,Fig. 1 shows a section through a filter device according to the invention in a first embodiment,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1,Fig. 2 is a side view of the article according to Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 undFig. 3 is a plan view of the article according to Fig. 1 and
Fig. 4 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel .Fig. 4 shows a section through a filter device according to the invention in a further embodiment.
Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist ein aus einem Gehäusedeckel 1 und einer Gehäusewanne 2 bestehendes Gehäuse auf. Der Gehäusedeckel 1 ist mit einem Einlaß 3 und mit einem Auslaß 4 versehen und im Gehäusedeckel 1 ist ferner eine für sich bekannte und in ihrem Aufbau bereits eingangs beschriebene Kraftstoffpumpe mit einem Zylinder 5, einer als Kolbenstange dienenden Druckstange 6 und einem als Tauchkolben ausgeführten Kolben 7 angeordnet. Die Druckstange 6 ist durch eine Bohrung 8 im Gehäusedeckel 1 geführt und im oberen Teil der Bohrung 8 mit einer Dichtung 9 versehen. Die Kraftstoffpumpe wird mittels eines als Rändelrad 10 ausgebildeten Betätigungselements bedient, welches zur Sicherung in der Ruhestellung der Kraftstoffpumpe über ein Gewinde 11 mit dem Gehäusedeckel 1 verschraubt ist. Ein Kugelventil 12 mit einer Kugel 13 dient als Rückschlagventil und ist im Bereich des Einlasses 3 vorgesehen. Der als Rohr ausgeführte Zylinder 5 wird von einem hohlzylindrischen Filtereinsatz 14 umgeben.The filter device according to the invention shown in section in Fig. 1 has a housing consisting of a housing cover 1 and a housing pan 2. The housing cover 1 is provided with an inlet 3 and an outlet 4 and in the housing cover 1 there is also a fuel pump, known per se and whose structure has already been described at the beginning, with a cylinder 5, a push rod 6 serving as a piston rod and a piston 7 designed as a plunger piston. The push rod 6 is guided through a hole 8 in the housing cover 1 and is provided with a seal 9 in the upper part of the hole 8. The fuel pump is operated by means of an actuating element designed as a knurled wheel 10, which is screwed to the housing cover 1 via a thread 11 to secure the fuel pump in the rest position. A ball valve 12 with a ball 13 serves as a check valve and is provided in the area of the inlet 3. The cylinder 5, designed as a tube, is surrounded by a hollow cylindrical filter insert 14.
Erfindungsgemäß ist nun der Gehäusedeckel 1 im Bereich des Einlasses 3 mit einer Aussparung 15 zur Aufnahme der Kugel 13 des Kugelventils 14 versehen. Dabei drückt der in dir Filtereinrichtung einströmende Kraftstoff die Kugel 13 in die Aussparung 15 im Gehäusedeckel 1, so daß der Strömungsquerschnitt des Einlasses 3 durch die Kugel nicht mehr eingeengt wird. Es ist zweckmäßig und im in Fig. 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, daß ein Führungselement 16 zur Führung der Kugel 13 in die Aussparung 15 vorgesehen ist. Als Führungselement 16 dient bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemaßen Filtereinrichtung ein schmaler, mittig im Strömungskanal und parallel zur Strömungsrichtung angeordneter Stag, dessen geneigt ausgebildete Oberseite eine Lauffläche für die Kugel 13 darstellt. Strömt kein Kraftstoff mehr in die Filtereinrichtung ein, so wird das Kugelventil 12 durch die nichtAccording to the invention, the housing cover 1 is now provided with a recess 15 in the area of the inlet 3 for receiving the ball 13 of the ball valve 14. The fuel flowing into the filter device presses the ball 13 into the recess 15 in the housing cover 1, so that the flow cross-section of the inlet 3 is no longer restricted by the ball. It is expedient and shown in the embodiment shown in Fig. 1 and thus preferred that a guide element 16 is provided for guiding the ball 13 into the recess 15. In the preferred embodiment of the filter device according to the invention, a narrow stay is arranged centrally in the flow channel and parallel to the flow direction, the inclined upper side of which forms a running surface for the ball 13. If no more fuel flows into the filter device, the ball valve 12 is closed by the non-
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mehr vom Kraftstoff angeströmte Kugel 13 verschlossen, die dazu über das geneigt ausgebildete Führungselement 16 vor ders Einlaß 3 hinabgerollt ist.The ball 13, which is no longer subjected to fuel flow, is closed and has rolled down over the inclined guide element 16 in front of the inlet 3.
Da im Pumpbetrieb das Kugelventil 12 entgegen der "normalen" Strömungsrichtung des Kraftstoffes angeströmt wird, ist es zweckmäßig, daß die Kugel 13 aus einem Material besteht, dessen spezifisches Gewicht größer als das des Kraftstoffns ist. Auf diese Weise ist eine stets sichere Funktion des Kugelventile 12 als Rückschlagventil gewährleistet.Since the ball valve 12 is subjected to fuel flow in the opposite direction to the "normal" flow direction during pumping operation, it is advisable for the ball 13 to be made of a material whose specific weight is greater than that of the fuel. This ensures that the ball valve 12 always functions reliably as a check valve.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kolben 7 der Kraftstoffpumpe einen starren Stützteller 17 und eine elastische Auflage 18 aufweist. Dadurch wird erreicht, daß auch im Austrittsbereich des Zylinders 5 ein geringer Strömungswiderstand vorherrscht. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe, da die elastische Auflage 18 nur noch eine Dichtfunktion und keine Stützfunktion mehr ausüben muß.According to a further teaching of the invention, it is provided that the piston 7 of the fuel pump has a rigid support plate 17 and an elastic support 18. This ensures that there is also low flow resistance in the outlet area of the cylinder 5. In addition, the service life of the fuel pump is increased because the elastic support 18 only has to perform a sealing function and no longer has to perform a supporting function.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Kolben der Kraftstoffpumpe in deren Ruhestellung am Boden des Gehäuses aufliegt. Bei einer solchen, nicht dargestellten Anordnung wird derIt is particularly useful if the piston of the fuel pump rests on the bottom of the housing in its rest position. In such an arrangement (not shown), the
PjJ Strömuncisquerschnitt auch durch den Kolben nicht mehr einge-PjJ Flow cross-section also through the piston no longer restricted
schränkt.restricts.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die erfindungsgemäße Filtereinrichtung in einer Seitenansicht und in der Draufsicht Es ist erkennbar, daß im Gehäusedeckel 1 zwei Auslässe 4 vorgesehen sind, von denen ggf. ein nicht gebrauchter Auslaß 4 mit einem nicht dargestellten Verschlußstopfen verschließbar ist.Fig. 2 and 3 show the filter device according to the invention in a side view and in a top view. It can be seen that two outlets 4 are provided in the housing cover 1, of which an unused outlet 4 can be closed with a closure plug (not shown).
In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinrichtung mit geringerer Bauhöhe dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Gehäusewanne 2 nicht viel höher als der Zylinder 5 der Kraftstoffpumpe.Fig. 4 shows a second embodiment of a filter device according to the invention with a lower overall height. In this embodiment, the housing pan 2 is not much higher than the cylinder 5 of the fuel pump.
Bei beiden Ausfuhrungsbeispielen wird die Kraftstoffpumpe von einem hohlzylinderförmigen Filtereinsatz 14, 19 umschlossen. In der Filtereinrichtung nach Fig. 1 wird der Filtereinsatz 14 vom Kraftstoff radial durchströmt und i.i der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Kraftstofführungskanäle so ausgebildet, daß der Filtereinsatz 19 vom Kraftstoff größtenteils axial oorchströmt wird.In both embodiments, the fuel pump is enclosed by a hollow-cylindrical filter insert 14, 19. In the filter device according to Fig. 1, the fuel flows radially through the filter insert 14 and in the embodiment according to Fig. 4, the fuel guide channels are designed so that the fuel flows mostly axially through the filter insert 19.
Fs ist einerseits möglich und in Fig. 1 dargestellt, daß der Filtereinsatz 14 als Filterpatrone ausgeführt ist. Mit einer solchen Anordnung läßt sich bei einem Austausch nur der Filtereinsatz 14 auswechseln. Natürlich ist es auch möglirh, daß, wie in Fig. 4 angedeutet, der Filtereinsatz 19 fest mit der Gehäusewanne 2 verbunden ist.On the one hand, it is possible and shown in Fig. 1 that the filter insert 14 is designed as a filter cartridge. With such an arrangement, only the filter insert 14 can be replaced when replacing it. Of course, it is also possible that, as indicated in Fig. 4, the filter insert 19 is firmly connected to the housing pan 2.
Um trotz geringer Materialstärke eine ausreichende Steifigkeit der Gehäusewanne 2 zu erzielen, ist die Gehäusewanne 2 an ihrer äußeren Oberfläche mit Verstärkungsstegen 20 versehen. Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Gehäusewanne 2 ein Mehrkantelement 23 aufweist, das in den dargestellten Ausfuhrungsbeispielen als Sechskant ausgebildet ist. Damit läßt sich auch nach längerem Gebrauch der Filtereinrichtung die mit dem Gehäusedeckel 1 verschraubte Gehäusewanne 2 jederzeit leicht wieder lösen. Bohrungen 24 im Gehäused^ckel 1 dienen zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungseinrichtungen an einem Motorblock od. dgl..In order to achieve sufficient rigidity of the housing pan 2 despite the low material thickness, the housing pan 2 is provided with reinforcing webs 20 on its outer surface. Finally, it is advantageous if the housing pan 2 has a polygonal element 23, which in the illustrated embodiments is designed as a hexagon. This means that the housing pan 2 screwed to the housing cover 1 can be easily removed at any time, even after the filter device has been used for a long time. Holes 24 in the housing cover 1 serve to accommodate fastening devices (not shown) on an engine block or the like.
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