WO2022194599A1 - Filtereinsatz zum einsetzen in ein filtergehäuse eines fluidfilters - Google Patents

Filtereinsatz zum einsetzen in ein filtergehäuse eines fluidfilters Download PDF

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Mark VON LÜTZAU
Marvin Michael LEE
Julian NIEHOFF
Jens Bachmann
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Hengst SE and Co KG
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    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits

Definitions

  • Filter insert for insertion into a filter housing of a fluid filter
  • the invention relates to a filter insert for insertion into a filter housing of a fluid filter, with a filter material which is designed for a fluid to be filtered to flow through during operation of the fluid filter from a dirty side to a clean side of the fluid filter. Furthermore, the invention relates to a fluid filter for filtering a fluid.
  • the fluid filter comprises a filter housing with a radio module on the housing and a filter insert with a radio module on the filter insert, the filter insert being set up to be inserted into the filter housing and the radio module on the filter insert and the radio module on the housing being set up to communicate with one another.
  • the invention relates to a filter system with a fluid filter and an electronic data processing device.
  • the filter material of the fluid filter becomes clogged due to the fluid filtering with particles which are filtered out of the fluid flowing through the filter material.
  • the resulting increasing contamination of the filter material leads to an increasing pressure difference between the raw side and the clean side of the fluid filter.
  • Some fluid filter types are equipped with a bypass valve, which opens when a differential pressure limit between the raw side and the clean side is exceeded in order to ensure the required fluid flow through the fluid filter despite a heavily contaminated filter material. By opening the Bypass valve, the fluid filtering is bypassed, so that at least a portion of the fluid can flow through the fluid filter unfiltered.
  • filter inserts should be replaced early before a critical level of contamination is reached.
  • the opening status of the bypass valve can be monitored to detect the level of contamination of the filter material.
  • publication US 2017/0340996 A1 proposes monitoring the opening state of the bypass valve using a Hall sensor.
  • the object on which the invention is based is therefore to enable intelligent detection of the contamination status in a fluid filter, in which information that goes beyond the contamination status is provided for the operation of the fluid filter or the operation of the machine in which the fluid filter is used.
  • a filter insert of the type mentioned at the outset the filter insert according to the invention having a radio module on the filter insert side, which is set up to communicate during operation of the fluid filter in
  • Radio module changes to communicate.
  • the movement of the radio module is caused by the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter, so that the contamination status is detected via the variable distance between the radio module on the housing side and the radio module on the filter insert side.
  • the radio module on the filter insert side allows radio-based detection of the state of contamination.
  • the radio module on the filter insert side can provide information about the state of contamination, which can be called up by the radio module on the housing side.
  • the filter cartridge-side radio module allows radio-based identification of the filter cartridge by sending a cartridge-specific identifier.
  • the radio module on the filter insert side is preferably set up to move in the axial direction during operation of the fluid filter depending on the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter.
  • the communication between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side can be continuous or discontinuous.
  • the communication between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side can be regular or irregular
  • the filter insert can also have several radio modules on the filter insert side, which are set up to detect the contamination status of the filter material during operation of the fluid filter as a function of the
  • the several radio modules on the filter insert side can be used to move the pressure difference between the raw side and the clean side of the fluid filter and to communicate with a housing-side radio module of the fluid filter.
  • the several radio modules on the filter insert side can be used to move the pressure difference between the raw side and the clean side of the fluid filter and to communicate with a housing-side radio module of the fluid filter.
  • Radio modules of the same type or radio modules of different types can use different types of modulation, for example, so that their radio signals can be distinguished. Furthermore, the radio signals based on a transmitted identifier a filter insert side Radio module are assigned.
  • the multiple radio modules on the filter insert side can use the same transmission frequency or transmission frequencies that differ from one another.
  • the number of radio modules on the filter insert side that communicate with the radio module on the housing side is preferably dependent on their axial position and thus on their distance from the radio module on the housing side. The distance between the housing-side radio module and the filter-insert radio modules can thus be determined via the number of filter-insert-side radio modules communicating with the housing-side radio module, from which the contamination status of the filter material can be derived.
  • the radio modules on the filter insert side can be arranged one above the other. At a small distance from the radio module on the housing side, a larger number of radio modules on the filter insert side communicates with the radio module on the housing side than at a greater distance from the radio module on the housing side.
  • the fluid filter can, for example, be a liquid filter, in particular an oil filter or a fuel filter, or an air or gas filter. Accordingly, the fluid can be a liquid, in particular oil or fuel, or air, a gas or a gas mixture.
  • the filter material can form a circumferential filter material body.
  • the filter material can be folded several times and/or designed as bellows.
  • the radio module on the filter insert is set up to emit one or more radio signals, by means of which the distance between the radio module on the filter insert and the radio module on the housing can be determined and/or which allow the filter insert to be identified or the type of filter insert to be identified.
  • the radio module on the filter insert side is set up to emit a uniquely assigned and/or filter insert-specific identifier, so that the filter insert located in the filter housing can be identified via a signal evaluation.
  • Operational information related to the use of the filter such as the mileage or the previous operating time, can also be transmitted via the one or more radio signals to the housing-side radio module are transmitted.
  • fluid-related operating information can be transmitted from the radio module on the filter insert side to the radio module on the housing side, for example the current temperature of the fluid or a past temperature development of the fluid.
  • This filter insert-related and/or fluid-related operating information can be determined and recorded by the radio module on the filter insert side during operation.
  • the filter insert-side radio module can consequently include a memory for storing the filter insert-related and/or fluid-related operating information, which is written to during operation with the filter insert-related and/or fluid-related operating information.
  • the filter insert according to the invention has a bypass valve or at least part of a bypass valve, with the radio module on the filter insert being arranged on the bypass valve or on the part of the bypass valve on the filter insert side or being integrated into the bypass valve or the part of the bypass valve on the filter insert side.
  • the bypass valve is arranged between the dirty side and the clean side of the fluid filter.
  • the bypass valve has at least one part which moves during operation of the fluid filter as a function of the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter, which depends on the degree of contamination of the fluid filter.
  • the radio module on the filter insert side can therefore be arranged on this movable part of the bypass valve in order to detect the contamination status of the fluid filter via the position of the radio module on the filter insert side and thus the distance from the radio module on the housing side.
  • the bypass valve has a movable closure body or the part of the bypass valve on the filter insert side is a movable closure body.
  • the movable closure body is set up to move relative to a contact body of the bypass valve, which contact body carries a valve seat, as a function of the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter.
  • the breech body is the part of the Bypass valve, which performs the movement leading to an opening of the bypass valve.
  • the radio module on the filter insert side is arranged on the closure body of the bypass valve and/or is set up to move together with the closure body of the bypass valve.
  • the closure body is preferably a shut-off piston.
  • the closure body of the bypass valve is preferably set up to move in the axial direction during operation of the fluid filter as a function of the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter.
  • the closure body preferably provides a radial seal.
  • the closure body is preferably set up to block a bypass line between the raw side and the clean side until the pressure difference between the raw side and the clean side reaches a differential pressure limit value.
  • the differential pressure limit value is reached, the closure body then releases the bypass line, so that at least part of the fluid to be filtered can get from the raw side to the clean side without flowing through the filter material.
  • the bypass line can be formed by one or more passage openings in a wall running around the closure body, which are released by an axial movement of the closure body. Below the differential pressure limit or before the differential pressure limit is reached, the closure body moves with increasing differential pressure without the bypass line being released.
  • the closure body is arranged in a guide sleeve, which is designed to guide the closure body during a movement caused by differential pressure.
  • the guide sleeve can be surrounded by the filter material.
  • the guide sleeve can be arranged at an axial distance from the filter material, for example above or below a front end area of the filter material.
  • the guide sleeve can be an integral part of an end disk arranged on the face side of the filter material.
  • the bypass valve has a movable contact body or the part of the bypass valve on the filter cartridge side is a movable contact body.
  • the movable contact body carries a valve seat for a closure body of the bypass valve, the contact body being set up to move relative to the closure body depending on the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter, the radio module on the filter insert side being arranged on the contact body of the bypass valve and/or is adapted to move together with the contact body of the bypass valve.
  • the contact body that carries the valve seat is the part of the bypass valve that is stationary or does not move while the bypass valve is opening.
  • the contamination status of the filter material can be determined by detecting the distance between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side.
  • the contact body of the bypass valve is preferably set up to move in the axial direction during operation of the fluid filter as a function of the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter. A movement of the contact body can release a bypass line between the raw side and the clean side, the release taking place when a differential pressure limit value is reached between the raw side and the clean side. Below the differential pressure limit or before the differential pressure limit is reached, the contact body moves with increasing differential pressure without the bypass line being released.
  • the radio module on the filter insert side can also be attached to an elastomeric bellows of the filter insert, the elastomer bellows being deformed with increasing differential pressure between the dirty side and the clean side of the fluid filter and allowing an axial movement of the radio module on the filter insert side.
  • the filter material is carried by a support structure which is set up to move together with the filter material during operation of the fluid filter depending on the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter, with the radio module on the filter insert side the support structure or the filter material and/or is arranged to move together with the support structure and/or the filter material.
  • the support structure can have an upper and/or a lower end plate.
  • the upper end disk is preferably arranged on the upper end face of the filter material.
  • the lower end disk is preferably arranged on the lower end face of the filter material.
  • the support structure can have a support body connecting the end disks.
  • the supporting body can have a lattice structure.
  • the support structure can be in one piece or in several pieces.
  • the support structure is preferably set up to move in the axial direction during operation of the fluid filter together with the filter material as a function of the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter.
  • the radio module on the filter insert side can be arranged, for example, in the center of the support structure, in particular in the center of an end disk or in the center of the support structure that connects the end disks to one another.
  • a filter insert according to the invention is advantageous, in which the carrier structure has a radio module holder, which preferably extends in the axial direction from an end plate of the carrier structure arranged on the front side of the filter material on the side facing away from the filter material, the radio module on the filter insert side being at an axial distance from the radio module holder to the end plate and/or the filter material is held.
  • the radio module holder makes it possible to arrange the radio module on the filter insert side in the vicinity of the housing wall of the filter housing, so that the radio module on the housing side can be arranged and fastened in the area of the housing wall.
  • the radio module holder has a floating chamber in which a floating radio module is arranged.
  • the swim chamber can be a swim cage.
  • the floating chamber is preferably set up to protrude into a water collection area in which water, in particular water separated from the fluid to be filtered, collects during operation of the fluid filter.
  • the buoyant radio module for detecting the water level in the water collection area of the Fluid filters are used. A level change in the water collection area causes the floating radio module in the floating chamber to move. Thus, the water level in the water collection area can also be derived from the position of the floatable radio module.
  • the filter material is preferably set up to separate water from the fluid when the fluid filter is in operation.
  • the buoyant radio module is preferably set up to float on a quantity of water separated from the fluid when the fluid filter is in operation.
  • the buoyant radio module is set up to float on the water collecting in the water collection area, with the floating chamber preferably having a buoyancy area for the buoyant radio module, which allows the buoyant radio module to rise when the water level in the water collection area rises of the fluid filter allowed.
  • the buoyant radio module preferably has a lower density than water and/or a density of less than 997 kg/m 3 .
  • the buoyant radio module can be set up to float during operation of the fluid filter in a boundary layer between the fluid to be filtered on the raw side of the fluid filter and the amount of water in the water collection area of the fluid filter.
  • the buoyant radio module may have a higher density than gasoline and/or diesel and/or a density greater than 748 kg/m 3 or greater than 833 kg/m 3 .
  • Gasoline has a density of 748 kg/m 3 .
  • Diesel has a density of 833 kg/m 3 .
  • the filter insert can also have several buoyant radio modules or one buoyant radio module with several radio units, which are set up to float on the amount of water in the water collection area of the fluid filter during operation of the fluid filter to detect the water level in the water collection area of the fluid filter and with a housing-side To communicate radio module of the fluid filter.
  • the multiple buoyant radio modules or the multiple radio units of a buoyant radio module can radio modules or radio units of the be of the same type or radio modules or radio units of different types.
  • the several buoyant radio modules or the several radio units of one buoyant radio module can use different types of modulation, for example, so that their radio signals can be distinguished.
  • the radio signals can be assigned to a buoyant radio module or a radio unit of a buoyant radio module on the basis of a transmitted identifier.
  • the multiple buoyant radio modules or the multiple radio units of one buoyant radio module can use the same transmission frequency or transmission frequencies that differ from one another.
  • the number of buoyant radio modules communicating with the housing-side radio module or the number of radio units of one buoyant radio module communicating with the housing-side radio module is preferably dependent on their axial position and thus on their distance from the housing-side radio module.
  • the number of buoyant radio modules communicating with the housing-side radio module or the number of radio units of one buoyant radio module communicating with the housing-side radio module can determine the distance between the housing-side radio module and the buoyant radio modules or the distance between the housing-side radio module and the radio units of the a buoyant radio module can be determined, from which the water level in the water collection area can be derived.
  • the several buoyant radio modules or the several radio units of one buoyant radio module can be arranged one above the other. At a small distance from the housing-side radio module, a larger number of buoyant radio modules or a larger number of radio units of one buoyant radio module communicate with the housing-side radio module than at a greater distance from the housing-side radio module.
  • the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module is set up to obtain the energy required for communication with the radio module on the housing side from an electromagnetic field generated by the radio module on the housing side.
  • the radio module on the filter insert side and/or the floating radio module therefore do not require their own power supply.
  • cabling of the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module can be dispensed with. This ensures less wear and increased reliability.
  • the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module is a transponder, in particular an RFID transponder, or the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module each comprise a transponder, in particular an RFID transponder.
  • the radio module on the housing is preferably an RFID reader or includes an RFID reader.
  • the radio module on the filter insert side can be set up to detect or measure the electrical conductivity of the fluid in the vicinity of the radio module on the filter insert side.
  • the electrical conductivity of fluids such as oil, increases over time due to the ingress of soot and water or metal abrasion, so that the fluid quality can be determined by measuring the electrical conductivity.
  • the radio module on the filter insert side could have an open or interrupted electrical line, the condition of which is monitored by an electronic monitoring device.
  • the electrical conductivity of the fluid and thus the current fluid quality can be determined via a current flow and/or resistance measurement on the open line. This data can be used in a motor vehicle, for example, when monitoring the engine condition.
  • the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module has a temperature measuring device and is set up to transmit measured temperature values to the radio module on the housing side.
  • the filter insert can be a fuel filter insert, for example.
  • the radio module on the housing side receives, for example, a temperature signal from the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module.
  • the radio module on the filter insert side and/or the buoyant radio module can comprise an additional microcontroller and one or more temperature sensors, which form the temperature measuring device.
  • the transmitted measured temperature values can be used to control or regulate a heating device, in particular a fuel heating device. When the fuel temperature is too low, the fuel heater is turned on.
  • the radio module on the housing can control the fuel heating device.
  • the one or more temperature sensors can each have a temperature-dependent resistor, for example a thermistor (NTC resistor) or a PTC resistor (PTC resistor).
  • NTC resistor thermistor
  • PTC resistor PTC resistor
  • the object on which the invention is based is also achieved by a fluid filter of the type mentioned at the outset, the filter insert of the fluid filter according to the invention being designed according to one of the embodiments described above.
  • the advantages and modifications of the Fluid filter according to the invention is thus first referred to the advantages and modifications of the filter insert according to the invention.
  • the radio module on the housing is set up to receive one or more radio signals from the radio module on the filter insert side, by means of which the distance between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side can be determined.
  • the contamination status of the filter material of the filter insert can then be determined via the determined distance of the radio module on the filter insert side from the radio module on the housing side via a relationship between distance and contamination status or via a corresponding characteristic map.
  • a fluid filter is also preferred in which the filter housing has a housing base body and a housing cover, with the housing-side radio module being arranged in or on the housing base body or the housing cover.
  • the housing base body and the housing cover can preferably be releasably connected to one another in a non-destructive manner, for example via corresponding threaded sections on the housing base body and the housing cover.
  • the housing cover can, for example, be screwed onto the housing base body.
  • the housing cover can have a cup shape, for example.
  • the filter housing of the fluid filter according to the invention can also have a support mandrel for the filter insert, with the housing-side radio module being arranged on or in the support mandrel.
  • the fluid filter according to the invention has a water drain valve for draining the water that collects in a water collection area of the fluid filter, the water drain valve being set up to be actuated depending on the distance between the floatable radio module and the radio module on the housing.
  • the fluid filter can be a fuel filter, for example.
  • the water drain valve can, for example, be opened and/or closed automatically depending on the water level in the water collection area will.
  • the water drain valve can be opened automatically when a water fill level limit value is reached or exceeded in order to drain the water from the water collection area or from the fluid filter.
  • the water fill level can be determined, for example by a data processing device of a filter system, via the distance between the floating radio module and the radio module on the housing.
  • the water drain valve can be a solenoid valve.
  • the control of the water drain valve as a function of the distance between the buoyant radio module and the radio module on the housing preferably takes place via a control device which is part of a filter system.
  • the filter insert of the fluid filter can have a radio module on the filter insert side, which is set up to move during operation of the fluid filter depending on the pressure difference between the dirty side and the clean side of the fluid filter, which depends on the degree of contamination of the filter material.
  • a radio module on the filter insert side is not absolutely necessary.
  • the filter insert of the fluid filter can also include a buoyant radio module for controlling the water drain without having a radio module on the filter insert side for detecting the state of contamination.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a filter system of the type mentioned at the beginning, the fluid filter of the filter system according to the invention being designed according to one of the embodiments described above.
  • the data processing device is preferably set up to evaluate one or more signals sent from the radio module on the filter insert to the radio module on the housing and/or their signal properties to determine the distance between the radio module on the filter insert and the radio module on the housing. In order to determine the distance, the data processing device preferably determines the signal quality of the radio signals received by the radio module on the housing.
  • the radio module on the housing or the data processing device can have an amplifier circuit for signal amplification and/or a filter circuit for signal filtering.
  • the electronic data processing device is set up to determine the distance between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side on the basis of the signal strength and/or the signal noise of the one or more signals.
  • the distance between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side can be calculated comparatively precisely via the signal strength and the signal noise of the signals sent from the radio module on the filter insert side to the radio module on the housing side via a corresponding signal evaluation.
  • the contamination status of the filter material can then be determined on the basis of this calculation.
  • the electronic data processing device is set up to determine the contamination status of the filter material on the basis of the distance between the radio module on the filter insert side and the radio module on the housing side.
  • the electronic data processing device can use a particularly filter-specific, filter insert-specific or filter material-specific relationship between the distance between the radio module on the filter insert and the radio module on the housing and the level of contamination of the filter material.
  • This relationship can also be a characteristic map, for example.
  • the relationship or the characteristics map can be stored in a memory of the electronic data processing device.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the fluid filter according to the invention, in which the filter material of the filter insert has no contamination, in a schematic sectional view;
  • FIG. 2 shows the fluid filter shown in FIG. 1, with the filter material of the filter insert being slightly soiled, in a schematic sectional view;
  • FIG. 3 shows the fluid filter shown in FIG. 1, the filter material of the filter insert being heavily soiled, in a schematic sectional view;
  • FIG. 4 shows a detailed view of the fluid filter shown in FIG. 1, in a schematic sectional view;
  • FIG. 5 shows a partial area of a further fluid filter according to the invention in a perspective sectional view
  • FIG. 6 shows a partial area of a further fluid filter according to the invention in a schematic sectional view
  • FIG. 7 shows a partial area of a further fluid filter according to the invention in a perspective sectional view
  • FIG. 8 shows a partial area of a further fluid filter according to the invention in a schematic sectional representation
  • 9 shows a partial area of a filter insert according to the invention in a perspective sectional view
  • FIG. 10 shows a partial area of a further fluid filter according to the invention in a schematic sectional illustration
  • Fig. 11 shows another embodiment of the fluid filter according to the invention, in which the filter material of the filter insert no
  • FIG. 12 shows the fluid filter shown in FIG. 11, the filter material of the filter insert being heavily soiled, in a schematic sectional view;
  • FIG. 13 shows the water collection area of a fluid filter according to the invention with a low water level
  • FIG. 14 shows the water collection area shown in FIG. 13 when the water level is high
  • 15 shows a further exemplary embodiment of the fluid filter according to the invention in a schematic sectional view
  • 16 shows a further exemplary embodiment of the fluid filter according to the invention, in which the filter material of the filter insert has no contamination
  • FIG. 17 shows the fluid filter depicted in FIG. 16, the filter material of the filter insert being slightly soiled
  • FIG. 18 shows the fluid filter depicted in FIG. 16, the filter material of the filter insert being heavily soiled
  • FIG. 19 shows a further exemplary embodiment of the filter insert according to the invention in a schematic sectional view.
  • the fluid filter 100 comprises a multi-part filter housing 102 , the filter housing 102 having a housing base body 104 and a housing cover 106 .
  • the cup-shaped housing cover 106 and the housing base body 104 are screwed together via the thread 108 .
  • the fluid filter 100 has a support mandrel 110 on which a filter insert 10 is placed.
  • the filter insert 10 can be removed from the filter housing 102 of the fluid filter 100 by unscrewing the housing cover 106 .
  • the filter insert 10 has a peripheral bellows as the filter material 14 , the fluid to be filtered flowing through the filter material 14 during operation of the fluid filter 100 from a raw side 116 to a clean side 118 of the fluid filter 100 .
  • the filter material 14 is carried by a support structure 12 .
  • the support structure 12 includes an end disk 16 which is arranged on a front end of the filter material 14 .
  • the fluid filter 100 also includes a bypass valve 20, via which a bypass line between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 can be released, so that even if the filter material 14 is heavily contaminated, a sufficient flow of fluid through the fluid filter 100 is ensured.
  • the closure body 22 of the bypass valve 20 performs an axial movement in the direction of the spring 28 within a guide sleeve, the spring 28 counteracting the axial movement of the closure body 22 . Due to the axial movement of the closure body 22, the distance between the valve seat 26 and the closure body 22 increases with increasing differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the valve seat 26 is part of the contact body 24, which is an integral part of the end plate 16. With increasing contamination of the filter material 14, the differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 increases. If this differential pressure exceeds a limit value, the bypass line is released by the bypass valve 20 .
  • the filter insert 10 comprises a radio module 30 on the filter insert side.
  • the radio module 30 on the filter insert side is an RFID transponder and is arranged on the closure body 22 of the bypass valve 20 .
  • a radio module 112 on the housing side is arranged on the filter housing 102 .
  • the housing-side radio module 112 is an RFID reader.
  • the radio module 30 on the filter insert side and the radio module 112 on the housing side are set up to communicate with one another. Due to the arrangement of the radio module 30 on the filter insert side on the closure body 22 of the bypass valve 20 , the radio module 30 on the filter insert side moves during operation of the fluid filter 100 as a function of the state of contamination of the filter material 14 Pressure difference between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the distance A between the radio module 30 on the filter insert side and the radio module 112 on the housing also changes.
  • the variable distance A between the radio module 112 on the housing side and the The contamination status of the filter material 14 can be detected by the radio module 30 on the filter insert side.
  • the radio module 112 on the housing side can be connected to an electronic data processing device which uses the signals sent from the radio module 30 on the filter insert side to the radio module 112 on the housing side and/or their signal properties to determine the distance A between the radio module 30 on the filter insert side and the radio module 112 on the housing side.
  • the electronic data processing device is preferably set up to evaluate the signal strength and/or the signal noise of the signals sent from the radio module 30 on the filter insert side to the radio module 112 on the housing side and to determine the distance A between the radio modules 30, 112 on the basis of this evaluation.
  • the electronic data processing device can then determine the degree of contamination of the filter material 14 on the basis of the distance A between the radio modules 30, 112.
  • the contamination state is determined, for example, via a filter-specific, filter insert-specific or filter material-specific
  • the radio module 30 on the filter insert side is set up to draw the energy required for communication with the radio module 112 on the housing side from an electromagnetic field generated by the radio module 112 on the housing side.
  • the radio module 30 on the filter insert side therefore does not require its own power supply.
  • the radio module 30 on the filter insert side is set up to emit radio signals via which, in addition to the distance A of the radio module 30 on the filter insert side from the radio module 112 on the housing side, further filter insert-specific and fluid-specific parameters can also be determined.
  • the radio module 30 on the filter cartridge side can send a filter cartridge-specific identifier, via which the filter cartridge 10 currently being used can be identified.
  • the radio module 30 on the filter insert side can capture and record filter insert-related operating information and/or fluid-specific operating information in order to transmit this to the radio module 112 on the housing side.
  • the filter material 14 of the filter insert 10 is not contaminated, so that there is a comparatively low differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the differential pressure is so low that the radially sealing closure body 22 of the bypass valve 20 is still in contact with the valve seat 26 against which the closure body 22 is pressed by the spring 28 .
  • FIG. 3 shows a state in which the filter material 14 of the filter insert 10 is heavily soiled.
  • the contamination of the filter material 14 has led to a further increase in the differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 so that the closure body 22 of the bypass valve 20 has moved further against the spring 28 .
  • the differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 has exceeded a differential pressure limit, so that a bypass line between the raw side 116 and the clean side 118 has been released.
  • the bypass line is formed by a plurality of passage openings in the wall surrounding the closure body 22 .
  • the filter insert 10 should be replaced before the state shown in FIG. 3 is reached, so that the opening of the bypass line during operation of the fluid filter 100 is avoided.
  • FIG. 4 shows that snap hooks are arranged on the upper end plate 16 of the support structure 12, via which the filter insert 10 is clipped into a circumferential groove of the housing cover 106.
  • the snap hooks and the guide sleeve guiding the closure body 22 are integral components of the end plate 16.
  • FIG. 5 shows an alternative arrangement of the housing-side radio module 112.
  • the housing-side radio module 112 is arranged on a support mandrel 110 of the filter housing 102, with the filter insert 10 being placed on the support mandrel 110.
  • the radio modules 30a-30c on the filter insert side can move during operation of the fluid filter 100 to detect the contamination status of the filter material 14 depending on the pressure difference between the raw side and the clean side of the fluid filter 100 and communicate with a radio module 112 on the housing side of the fluid filter 100.
  • the number of radio modules 30a-30c on the filter insert side communicating with the radio module 112 on the housing side is dependent on their axial position and thus on their distance A from the radio module 112 on the housing side.
  • the distance A between the housing-side radio module 112 and the filter insert-side radio modules 30a-30c can be determined, from which a data processing device can then calculate the contamination level of the filter material 14.
  • the radio modules 30a-30c on the filter insert side are arranged one above the other.
  • the radio module 112 on the housing side is arranged on the housing cover 106 . If the differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 increases due to increasing contamination of the filter material 14, a radio module holder 34, which carries the radio modules 30a-30c on the filter insert side, is pushed away from the radio module 112 on the housing side, so that the distance between the filter element-side radio modules 30a-30c and the housing-side radio module 112 increases with increasing differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the radio module holder 34 together with the radio modules 30a-30c has not yet been pushed away from the radio module 112 on the housing side, since the filter material 14 is not soiled or is only slightly soiled.
  • the radio module holder 34 moves together with the contact body 24 carrying the valve seat.
  • the contact body 24 and the closing body 22 of the bypass valve 20 initially move together in the axial direction away from the radio module 112 on the housing.
  • the radio module 30c on the filter insert side first leaves the reception range of the radio module 112 on the housing side.
  • a further increase in the differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 results in a further axial movement of the contact body 24 and closure body 22, whereby the radio module 30b and 30b on the filter insert side then, if necessary, the radio module 30a on the filter insert side also leaves the reception range of the radio module 112 on the housing side.
  • a data processing device can then determine the contamination status of the filter material 14 via the number of radio modules 30a-30c on the filter insert side communicating with the radio module 112 on the housing side.
  • the contact body 24 carrying the valve seat strikes the stop surface 126, so that the closure body 22 is moved further away from the housing-side radio module 112 in the axial direction if the differential pressure increases further without the contact body 24.
  • the bypass valve 20 is then opened by the relative movement of the closure body 22 and the contact body 24 .
  • the closure body 22 is therefore the part of the bypass valve 20 which executes the movement leading to an opening of the bypass valve 20 .
  • the contact body 24 carrying the valve seat is the part of the bypass valve 20 which is stationary or does not move during the opening of the bypass valve 20 .
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment in which the radio module 112 on the housing side is arranged in a support mandrel 110 of the filter housing 102 .
  • Closure body 22 is again the part of the bypass valve 20 which executes the movement leading to an opening of the bypass valve 20 .
  • the contact body 24 carrying the valve seat is again the part of the bypass valve 20 which is stationary or does not move during the opening of the bypass valve 20 .
  • closure body 22 and contact body 24 initially move together when there is an increase in differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 before the bypass valve 20 opens.
  • differential pressure increases between the dirty side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100, there is also a movement of the contact body 24 carrying the valve seat 26.
  • FIG. 10 shows a variant that is comparable to the embodiment shown in FIG. In the exemplary embodiment of the fluid filter 100 shown in FIGS. 11 and 12, the entire filter insert 10 moves in the axial direction when there is an increase in differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the radio module 30 on the filter insert side is arranged in a radio module holder 34 of the filter insert 10 .
  • the distance A between the radio module 30 on the filter insert side and the radio module 112 on the housing side is comparatively small due to the comparatively low differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100.
  • the filter 12 shows a state in which the filter material 14 of the filter insert 10 is heavily soiled, so that there is a comparatively high differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 .
  • the high differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 has led to an axial deflection of the filter insert 10, which also increased the distance A between the radio module 30 on the filter insert and the radio module 112 on the housing.
  • the distance A between the radio modules 30, 112 and thus the contamination status of the filter material 14 can be determined by evaluating the radio signals transmitted from the radio module 30 on the filter insert side to the radio module 112 on the housing side. The signal evaluation is carried out by an electronic data processing device.
  • the fluid filter 100 shown in FIGS. 11 and 12 is a fuel filter whose filter material 14 separates water from the fuel during filtration.
  • the separated water collects in a water collection area 120.
  • FIGS. 13 and 14 show an embodiment with an additional buoyant radio module 40, with two different water levels W in the water collection area 120 being shown.
  • the radio module holder 34 has a floating chamber 36 designed as a floating cage, in which the floating radio module 40 is arranged.
  • the floating cage 36 protrudes into the water collection area 120 of the fluid filter 100 in which water separated from the fluid to be filtered collects during operation of the fluid filter 100 .
  • Radio module 40 floats on the water collecting in the water collection area 120, with the floating cage 36 having a buoyancy area for the buoyant radio module 40, which allows the buoyant radio module 40 to rise when the water level W rises in the water collection area 120 of the fluid filter 100.
  • the buoyant radio module 40 floats in a boundary layer between the fluid to be filtered on the raw side of the fluid filter 100 and the amount of water in the water collection area 120 of the fluid filter 100 .
  • the distance B between the radio modules 40, 112 also increases. The distance B can be determined by a signal evaluation of the radio signals transmitted from the buoyant radio module 40 to the radio module 112 on the housing side.
  • a data processing device can then determine the water level in the water collection area 120 from the distance B.
  • the contamination status of the filter material 14 can also be determined via the radio module 30 and its distance A from the radio module 112 on the housing side.
  • the radio module 30 and the radio module 40 are radio modules of different types, which use different types of modulation, so that their radio signals can be distinguished. Furthermore, the radio signals of the radio modules 30, 40 can be assigned using a transmitted identifier.
  • the same radio module can also be used for detecting the water level and detecting the state of contamination of the filter material 14 .
  • the electronic data processing device performing the evaluation can determine in this case whether the Distance change due to an axial movement of the entire filter insert due to an increase in differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 or due to an increase in the water level W has occurred.
  • the radio signals a distinction can be made between a change in distance caused by dirt and a change in distance due to a change in the water level.
  • the radio module 30 on the filter insert side has a temperature measuring device 38 and is set up to transmit measured temperature values to the radio module 112 on the housing side.
  • the radio module 30 on the filter insert side can comprise an additional microcontroller and one or more temperature sensors, which form the temperature measuring device 38 .
  • the transmitted measured temperature values can be used to control or regulate a heating device 114, the heating device 114 for heating the
  • Fuel within the filter housing 102 is used. If the fuel temperature is too low, the heating device 114 can be switched on.
  • the one or more temperature sensors of the temperature measuring device 38 can be thermistors, for example NTC thermistors.
  • the distance A between the radio module 30 on the filter insert side and the radio module 112 on the housing side and thus the contamination status of the filter material 14 can also be determined via a data processing device.
  • the bypass valve 20 comprises a contact body 24 carrying the valve seat and a closure body 22 on which a radially sealing and peripheral seal 32 is arranged.
  • the closure body 22 is the part of the bypass valve 20 which executes the movement leading to an opening of the bypass valve 20 .
  • the contact body 24 carrying the valve seat is the part of the bypass valve 20 which is stationary or does not move during the opening of the bypass valve 20 .
  • a radio module 30 on the filter insert side is arranged on the contact body 24 .
  • a spring 122 acts on the closure body 22 via the intermediate member 124. In the state shown in FIG 122 pushes the closure body 22 together with the contact body 24 and radio module 30 upwards as far as possible.
  • the stop body 42 connected to the contact body 24 strikes the stop surface 126, so that further axial movement of the contact body 24 and the radio module 30 on the filter insert side is prevented.
  • the fact that the closure body 22 performs a further axial movement as the contamination of the filter material 14 progresses and an associated increase in differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 causes the bypass valve 20 to open.
  • the opened bypass valve 20 is shown in FIG.
  • the radio module 30 on the filter insert side that allows the detection of contamination is consequently arranged on that part of the bypass valve 20 which is stationary or does not move during the opening of the bypass valve 20 .
  • the radio module 30 on the filter insert side is attached to an elastomeric bellows 44 .
  • the elastomer bellows 44 is connected to the support structure 12 of the filter cartridge 10 .
  • the filter insert 10 can be used, for example, with the filter housing 102 shown in FIGS. 16 to 18, so that the radio module 30 on the filter insert side is increasing differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100 against the intermediate member 124 presses.
  • the elastomer bellows 44 is thus deformed with an increasing differential pressure between the raw side 116 and the clean side 118 of the fluid filter 100, with an axial movement of the radio module 30 on the filter insert side occurring at the same time.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz (10) zum Einsetzen in ein Filtergehäuse (102) eines Fluidfilters (100), mit einem Filtermaterial (14), welches dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Fluidfilters (100) von einer Rohseite (116) zu einer Reinseite (118) des Fluidfilters (100) von einem zu filternden Fluid durchströmt zu werden, und einem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c), welches dazu eingerichtet ist, sich im Betrieb des Fluidfilters (100) in Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials (14) abhängigen Druckunterschieds zwischen Rohseite (116) und Reinseite (118) des Fluidfilters (100) zu bewegen und zur Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials (14) mit einem gehäuseseitigen Funkmodul (112) des Fluidfilters (100), dessen Abstand (A) zum filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) sich beim Bewegen des filtereinsatzseitigen Funkmoduls (30, 30a-30c) ändert, zu kommunizieren.

Description

Filtereinsatz zum Einsetzen in ein Filtergehäuse eines Fluidfilters
Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum Einsetzen in ein Filtergehäuse eines Fluidfilters, mit einem Filtermaterial, welches dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Fluidfilters von einer Rohseite zu einer Reinseite des Fluidfilters von einem zu filternden Fluid durchströmt zu werden. Ferner betrifft die Erfindung einen Fluidfilter zum Filtern eines Fluids. Der Fluidfilter umfasst ein Filtergehäuse mit einem gehäuseseitigen Funkmodul und einen Filtereinsatz mit einem filtereinsatzseitigen Funkmodul, wobei der Filtereinsatz dazu eingerichtet ist, in das Filtergehäuse eingesetzt zu werden und wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul und das gehäuseseitige Funkmodul dazu eingerichtet sind, miteinander zu kommunizieren.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Filtersystem mit einem Fluidfilter und einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung.
Während des Betriebs eines Fluidfilters setzt sich das Filtermaterial des Fluidfilters aufgrund der Fluidfilterung mit Partikeln zu, welche aus dem das Filtermaterial durchströmenden Fluids herausgefiltert werden. Die daraus resultierende zunehmende Verschmutzung des Filtermaterials führt zu einer ansteigenden Druckdifferenz zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters. Einige Fluidfiltertypen sind mit einem Umgehungsventil ausgestattet, welches bei Überschreitung eines Differenzdruckgrenzwerts zwischen Rohseite und Reinseite öffnet, um trotz eines stark verschmutzten Filtermaterials eine erforderliche Fluidströmung durch den Fluidfilter zu gewährleisten. Durch das Öffnen des Umgehungsventils wird die Fluidfilterung umgangen, sodass zumindest eine Teilmenge des Fluids den Fluidfilter ungefiltert durchströmen kann.
In der Praxis sollen Filtereinsätze frühzeitig vor dem Erreichen eines kritischen Verschmutzungszustands ersetzt werden. Zur Detektion des Verschmutzungszustands des Filtermaterials kann beispielsweise der Öffnungszustand des Umgehungsventils überwacht werden. Die Druckschrift US 2017/0340996 A1 schlägt in diesem Zusammenhang vor, den Öffnungszustand des Umgehungsventils mittels eines Hall-Sensors zu überwachen.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen, in welchen Fluidfilter eingesetzt werden, beispielsweise in der Öl- oder Kraftstofffiltration von Kraftfahrzeugen oder in der Industriefiltration, besteht der Bedarf an intelligenten Fluidfiltern, welche dazu in der Lage sind, über den Verschmutzungszustand hinausgehende Informationen, welche beispielsweise eine Identifikation des eingesetzten Filtereinsatzes erlauben oder Betriebsparameter des Fluidfilters oder des Filtereinsatzes betreffen, bereitzustellen. Dies ist mit den zur Erfassung des
Verschmutzungszustands des Filtermaterials eingesetzten Sensoren bisher nicht möglich.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine intelligente Verschmutzungszustandserfassung in einem Fluidfilter zu ermöglichen, bei welcher über den Verschmutzungszustand hinausgehende Informationen für den Betrieb des Fluidfilters oder den Betrieb der Maschine, in welcher der Fluidfilter eingesetzt wird, bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Filtereinsatz der eingangs genannten Art, wobei der erfindungsgemäße Filtereinsatz ein filtereinsatzseitiges Funkmodul aufweist, welches dazu eingerichtet ist, sich im Betrieb des Fluidfilters in
Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials abhängigen Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters zu bewegen und zur Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials mit einem gehäuseseitigen Funkmodul des Fluidfilters, dessen Abstand zum filtereinsatzseitigen Funkmodul sich beim Bewegen des filtereinsatzseitigen
Funkmoduls ändert, zu kommunizieren. Die Bewegung des Funkmoduls wird durch den Druckunterschied zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters veranlasst, sodass die Erfassung des Verschmutzungszustands über den veränderlichen Abstand zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul und dem filtereinsatzseitigen Funkmodul erfolgt. Insofern erlaubt das filtereinsatzseitige Funkmodul eine funkbasierte Erfassung des Verschmutzungszustands. Darüber hinaus können durch das filtereinsatzseitige Funkmodul über den Verschmutzungszustand hinausgehende Informationen bereitgestellt werden, welche durch das gehäuseseitige Funkmodul abgerufen werden können. Beispielsweise erlaubt das filtereinsatzseitige Funkmodul durch das Senden einer einsatzspezifischen Kennung eine funkbasierte Identifikation des Filtereinsatzes. Das filtereinsatzseitige Funkmodul ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sich im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters in Axialrichtung zu bewegen. Die Kommunikation zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Kommunikation zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul kann in regelmäßigen oder in unregelmäßigen
Zeitabständen erfolgen und/oder durch spezifische Ereignisse ausgelöst bzw. veranlasst werden. Somit erfolgt auch die Erfassung des
Verschmutzungszustands in regelmäßigen oder in unregelmäßigen Zeitabständen und/oder ereignisabhängig.
Der Filtereinsatz kann auch mehrere filtereinsatzseitige Funkmodule aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, sich im Betrieb des Fluidfilters zur Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials in Abhängigkeit des
Druckunterschieds zwischen der Rohseite und der Reinseite des Fluidfilters zu bewegen und mit einem gehäuseseitigen Funkmodul des Fluidfilters zu kommunizieren. Die mehreren filtereinsatzseitigen Funkmodule können
Funkmodule des gleichen Typs oder Funkmodule unterschiedlicher Typen sein. Die Funkmodule können beispielsweise unterschiedliche Modulationsarten verwenden, sodass deren Funksignale unterscheidbar sind. Ferner können die Funksignale anhand einer gesendeten Kennung einem filtereinsatzseitigen Funkmodul zugeordnet werden. Die mehreren filtereinsatzseitigen Funkmodule können die gleiche Übertragungsfrequenz oder voneinander abweichende Übertragungsfrequenzen nutzen. Die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden filtereinsatzseitigen Funkmodule ist vorzugsweise von deren Axialposition und somit von deren Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul abhängig. Somit kann über die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden filtereinsatzseitigen Funkmodule der Abstand zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul und den filtereinsatzseitigen Funkmodulen ermittelt werden, woraus der Verschmutzungszustand des Filtermaterials abgeleitet werden kann. Die filtereinsatzseitigen Funkmodule können übereinander angeordnet sein. Bei einem geringen Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul kommuniziert eine größere Anzahl von filtereinsatzseitigen Funkmodulen mit dem gehäuseseitigen Funkmodul als bei einem größeren Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul. Der Fluidfilter kann beispielsweise ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere ein Ölfilter oder ein Kraftstofffilter, oder ein Luft- oder Gasfilter sein. Das Fluid kann demnach eine Flüssigkeit, insbesondere Öl oder Kraftstoff, oder Luft, ein Gas oder ein Gasgemisch sein.
Das Filtermaterial kann einen umlaufenden Filtermaterialkörper bilden. Das Filtermaterial kann mehrfach gefaltet und/oder als Faltenbalg ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist das filtereinsatzseitige Funkmodul dazu eingerichtet, ein oder mehrere Funksignale auszusenden, mittels welchen der Abstand des filtereinsatzseitigen Funkmoduls zu dem gehäuseseitigen Funkmodul ermittelbar ist und/oder welche eine Identifikation des Filtereinsatzes oder eine Typerkennung des Filtereinsatzes erlauben. Beispielsweise ist das filtereinsatzseitige Funkmodul dazu eingerichtet, eine einmalig vergebene und/oder filtereinsatzspezifische Kennung auszusenden, sodass über eine Signalauswertung der sich in dem Filtergehäuse befindende Filtereinsatz identifiziert werden kann. Über das eine oder die mehreren Funksignale können auch filtereinsatzbezogene Betriebsinformationen, wie beispielsweise die Laufleistung oder die bisherige Betriebsdauer, an das gehäuseseitige Funkmodul übermittelt werden. Ferner können fluidbezogene Betriebsinformationen von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul an das gehäuseseitige Funkmodul übermittelt werden, beispielsweise die aktuelle Temperatur des Fluids oder eine zurückliegende Temperaturentwicklung des Fluids. Diese filtereinsatzbezogenen und/oder fluidbezogenen Betriebsinformationen können von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul während des Betriebs ermittelt und aufgezeichnet werden. Das filtereinsatzseitige Funkmodul kann folglich einen Speicher zum Speichern der filtereinsatzbezogenen und/oder fluidbezogenen Betriebsinformationen umfassen, welcher während des Betriebs mit den filtereinsatzbezogenen und/oder fluidbezogenen Betriebsinformationen beschrieben wird.
In einer Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Filtereinsatz ein Umgehungsventil oder zumindest einen Teil eines Umgehungsventils auf, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul an dem Umgehungsventil oder an dem filtereinsatzseitigen Teil des Umgehungsventils angeordnet oder in das Umgehungsventil oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils integriert ist. Das Umgehungsventil ist im Betrieb des Fluidfilters zwischen der Rohseite und der Reinseite des Fluidfilters angeordnet. Das Umgehungsventil weist zumindest ein Teil auf, welches sich im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Fluidfilters abhängigen Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters bewegt. Das filtereinsatzseitige Funkmodul kann also an diesem beweglichen Teil des Umgehungsventils angeordnet werden, um über die Position des filtereinsatzseitigen Funkmoduls und somit dem Abstand zu dem gehäuseseitigen Funkmodul den Verschmutzungszustand des Fluidfilters zu erfassen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes weist das Umgehungsventil einen beweglichen Verschlusskörper auf oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils ist ein beweglicher Verschlusskörper. Der bewegliche Verschlusskörper ist dazu eingerichtet, sich in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen der Rohseite und der Reinseite des Fluidfilters relativ zu einem einen Ventilsitz tragenden Kontaktkörper des Umgehungsventils zu bewegen. Der Verschlusskörper ist das Teil des Umgehungsventils, welches die zu einer Öffnung des Umgehungsventils führende Bewegung ausführt. Das filtereinsatzseitige Funkmodul ist an dem Verschlusskörper des Umgehungsventils angeordnet und/oder dazu eingerichtet, sich gemeinsam mit dem Verschlusskörper des Umgehungsventils zu bewegen. Der Verschlusskörper ist vorzugsweise ein Absperrkolben. Der Verschlusskörper des Umgehungsventils ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sich im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters in Axialrichtung zu bewegen. Der Verschlusskörper sorgt vorzugsweise für eine radiale Abdichtung. Der Verschlusskörper ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Bypassleitung zwischen der Rohseite und der Reinseite zu sperren, bis der Druckunterschied zwischen Rohseite und Reinseite einen Differenzdruckgrenzwert erreicht. Bei Erreichen des Differenzdruckgrenzwerts gibt der Verschlusskörper dann die Bypassleitung frei, sodass zumindest ein Teil des zu filternden Fluids von der Rohseite auf die Reinseite gelangen kann, ohne das Filtermaterial zu durchströmen. Die Bypassleitung kann durch eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen in einer um den Verschlusskörper umlaufenden Bewandung gebildet werden, welche durch eine Axialbewegung des Verschlusskörpers freigegeben werden. Unterhalb des Differenzdruckgrenzwerts bzw. vor Erreichen des Differenzdruckgrenzwerts bewegt sich der Verschlusskörper mit zunehmendem Differenzdruck, ohne dass es zur Freigabe der Bypassleitung kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filtereinsatzes ist der Verschlusskörper in einer Führungshülse angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, den Verschlusskörper während einer differenzdruckbedingten Bewegung zu führen. Die Führungshülse kann vom Filtermaterial umgeben sein. Ferner kann die Führungshülse axial beabstandet von dem Filtermaterial angeordnet sein, beispielsweise ober- oder unterhalb eines stirnseitigen Endbereichs des Filtermaterials. Ferner kann die Führungshülse integraler Bestandteil einer stirnseitig des Filtermaterials angeordneten Endscheibe sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filtereinsatzes weist das Umgehungsventil einen beweglichen Kontaktkörper auf oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils ist ein beweglicher Kontaktkörper. Der bewegliche Kontaktkörper trägt einen Ventilsitz für einen Verschlusskörper des Umgehungsventils, wobei der Kontaktkörper dazu eingerichtet ist, sich in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters relativ zu dem Verschlusskörper zu bewegen, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul an dem Kontaktkörper des Umgehungsventils angeordnet und/oder dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit dem Kontaktkörper des Umgehungsventils zu bewegen. Der den Ventilsitz tragende Kontaktkörper ist das Teil des Umgehungsventils, welches während der Öffnung des Umgehungsventils still steht bzw. keine Bewegung ausführt. Dadurch, dass das filtereinsatzseitige Funkmodul an dem Kontaktkörper des Umgehungsventils angeordnet ist, kann der Verschmutzungszustand des Filtermaterials über die Erfassung des Abstands zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul erfolgen. Der Kontaktkörper des Umgehungsventils ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sich im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters in Axialrichtung zu bewegen. Durch eine Bewegung des Kontaktkörpers kann eine Bypassleitung zwischen der Rohseite und der Reinseite freigegeben werden, wobei die Freigabe bei Erreichen eines Differenzdruckgrenzwertes zwischen Rohseite und Reinseite erfolgt. Unterhalb des Differenzdruckgrenzwertes bzw. vor Erreichen des Differenzdruckgrenzwertes bewegt sich der Kontaktkörper mit zunehmenden Differenzdruck, ohne dass es zur Freigabe der Bypassleitung kommt.
Das filtereinsatzseitige Funkmodul kann ferner an einem Elastomerbalg des Filtereinsatzes befestigt sein, wobei der Elastomerbalg bei steigendem Differenzdruck zwischen der Rohseite und der Reinseite des Fluidfilters verformt wird und eine Axialbewegung des filtereinsatzseitigen Funkmoduls erlaubt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes wird das Filtermaterial von einer Trägerstruktur getragen, welche dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit dem Filtermaterial im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters zu bewegen, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul an der Trägerstruktur oder dem Filtermaterial angeordnet und/oder dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit der Trägerstruktur und/oder dem Filtermaterial zu bewegen. Die Trägerstruktur kann eine obere und/oder eine untere Endscheibe aufweisen. Die obere Endscheibe ist vorzugsweise an der oberen Stirnseite des Filtermaterials angeordnet. Die untere Endscheibe ist vorzugsweise an der unteren Stirnseite des Filtermaterials angeordnet. Die Trägerstruktur kann einen die Endscheiben verbindenden Stützkörper aufweisen. Der Stützkörper kann eine Gitterstruktur aufweisen. Die Trägerstruktur kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Trägerstruktur ist vorzugsweise dazu eingerichtet, sich im Betrieb des Fluidfilters gemeinsam mit dem Filtermaterial in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters in Axialrichtung zu bewegen. Das filtereinsatzseitige Funkmodul kann beispielsweise mittig an der Trägerstruktur, insbesondere mittig an einer Endscheibe oder mittig an der die Endscheiben miteinander verbindenden Trägerstruktur angeordnet sein. Darüber hinaus ist ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz vorteilhaft, bei welchem die Trägerstruktur eine Funkmodulhalterung aufweist, welche sich vorzugsweise von einer stirnseitig des Filtermaterials angeordneten Endscheibe der Trägerstruktur auf der dem Filtermaterial abgewandten Seite in Axialrichtung erstreckt, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul von der Funkmodulhalterung axial beabstandet zu der Endscheibe und/oder dem Filtermaterial gehalten wird. Über die Funkmodulhalterung ist es möglich, das filtereinsatzseitige Funkmodul in einem Nahbereich der Gehäusebewandung des Filtergehäuses anzuordnen, sodass das gehäuseseitige Funkmodul im Bereich der Gehäusebewandung angeordnet und befestigt werden kann. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes weist die Funkmodulhalterung eine Schwimmkammer auf, in welcher ein schwimmfähiges Funkmodul angeordnet ist. Die Schwimmkammer kann ein Schwimmkäfig sein. Vorzugsweise ist die Schwimmkammer dazu eingerichtet, in einen Wassersammelbereich hineinzuragen, in welchem sich im Betrieb des Fluidfilters Wasser, insbesondere aus dem zu filternden Fluid abgeschiedenes Wasser, ansammelt. Insofern kann das schwimmfähige Funkmodul zur Erfassung des Wasserstands in dem Wassersammelbereich des Fluidfilters genutzt werden. Eine Füllstandsänderung im Wassersammelbereich führt zu einer Bewegung des sich in der Schwimmkammer befindenden schwimmfähigen Funkmoduls. Somit kann über die Position des schwimmfähigen Funkmoduls auch der Wasserstand im Wassersammelbereich abgeleitet werden. Das Filtermaterial ist vorzugsweise dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Fluidfilters Wasser aus dem Fluid abzuscheiden. Das schwimmfähige Funkmodul ist vorzugsweise dazu eingerichtet, im Betrieb des Fluidfilters auf einer aus dem Fluid abgeschiedenen Wassermenge zu schwimmen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist das schwimmfähige Funkmodul dazu eingerichtet, auf dem sich in dem Wassersammelbereich sammelnden Wasser zu schwimmen, wobei die Schwimmkammer vorzugsweise einen Auftriebsbereich für das schwimmfähige Funkmodul aufweist, welcher ein Aufsteigen des schwimmfähigen Funkmoduls bei steigendem Wasserstand in dem Wassersammelbereich des Fluidfilters erlaubt. Das schwimmfähige Funkmodul weist vorzugsweise eine geringere Dichte als Wasser und/oder eine Dichte von weniger als 997 kg/m3 auf. Das schwimmfähige Funkmodul kann dazu eingerichtet sein, im Betrieb des Fluidfilters in einer Grenzschicht zwischen dem zu filternden Fluid auf der Rohseite des Fluidfilters und der sich in dem Wassersammelbereich des Fluidfilters befindenden Wassermenge zu schwimmen. Das schwimmfähige Funkmodul kann eine höhere Dichte als Benzin und/oder Diesel und/oder eine Dichte von mehr als 748 kg/m3 oder mehr als 833 kg/m3 aufweisen. Benzin weist eine Dichte von 748 kg/m3 auf. Diesel weist eine Dichte von 833 kg/m3 auf.
Der Filtereinsatz kann auch mehrere schwimmfähige Funkmodule oder ein schwimmfähiges Funkmodul mit mehreren Funkeinheiten aufweisen, welche dazu eingerichtet sind, im Betrieb des Fluidfilters zur Erfassung des Wasserstandes in dem Wassersammelbereich des Fluidfilters auf der sich in dem Wassersammelbereich des Fluidfilters befindenden Wassermenge zu schwimmen und mit einem gehäuseseitigen Funkmodul des Fluidfilters zu kommunizieren. Die mehreren schwimmfähigen Funkmodule oder die mehreren Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls können Funkmodule bzw. Funkeinheiten des gleichen Typs oder Funkmodule bzw. Funkeinheiten unterschiedlicher Typen sein. Die mehreren schwimmfähigen Funkmodule oder die mehreren Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls können beispielsweise unterschiedliche Modulationsarten verwenden, sodass deren Funksignale unterscheidbar sind. Ferner können die Funksignale anhand einer gesendeten Kennung einem schwimmfähigen Funkmodul bzw. einer Funkeinheit des einen schwimmfähigen Funkmoduls zugeordnet werden. Die mehreren schwimmfähigen Funkmodule oder die mehreren Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls können die gleiche Übertragungsfrequenz oder voneinander abweichende Übertragungsfrequenzen nutzen. Die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden schwimmfähigen Funkmodule bzw. die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls ist vorzugsweise von deren Axialposition und somit von deren Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul abhängig. Somit kann über die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden schwimmfähigen Funkmodule bzw. die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul kommunizierenden Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls der Abstand zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul und den schwimmfähigen Funkmodulen bzw. der Abstand zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul und den Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls ermittelt werden, woraus der Wasserstand im Wassersammelbereich abgeleitet werden kann. Die mehreren schwimmfähigen Funkmodule oder die mehreren Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls können übereinander angeordnet sein. Bei einem geringen Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul kommuniziert eine größere Anzahl von schwimmfähigen Funkmodulen bzw. eine größere Anzahl von Funkeinheiten des einen schwimmfähigen Funkmoduls mit dem gehäuseseitigen Funkmodul als bei einem größeren Abstand zum gehäuseseitigen Funkmodul.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul dazu eingerichtet, die für die Kommunikation mit dem gehäuseseitigen Funkmodul benötigte Energie aus einem von dem gehäuseseitigen Funkmodul erzeugten elektromagnetischen Feld zu beziehen. Das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul benötigen somit keine eigene Stromversorgung. Insofern kann auf eine Verkabelung des filtereinsatzseitigen Funkmoduls und/oder des schwimmfähigen Funkmoduls verzichtet werden. Dies sorgt für einen geringeren Verschleiß und eine erhöhte Ausfallsicherheit. Ferner entfallen Restriktionen bei der Anordnung des filtereinsatzseitigen Funkmoduls und des schwimmfähigen Funkmoduls.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul ein Transponder, insbesondere ein RFID-Transponder, oder das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul umfassen jeweils einen Transponder, insbesondere einen RFID-Transponder. Das gehäuseseitige Funkmodul ist vorzugsweise ein RFID-Lesegerät oder umfasst ein RFID-Lesegerät.
Ferner kann das filtereinsatzseitige Funkmodul dazu eingerichtet sein, die elektrische Leitfähigkeit des Fluids im Nahbereich des filtereinsatzseitigen Funkmoduls zu erfassen bzw. zu messen. Die elektrische Leitfähigkeit von Fluiden, beispielsweise von Öl, nimmt im Laufe der Zeit bedingt durch Ruß- und Wassereintrag oder Metallabrieb zu, sodass über die Messung der elektrischen Leitfähigkeit die Fluidqualität bestimmt werden kann. Zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit könnte das filtereinsatzseitige Funkmodul eine offene bzw. unterbrochene elektrische Leitung aufweisen, deren Zustand mittels einer elektronischen Überwachungseinrichtung überwacht wird. Über eine Stromfluss- und/oder Widerstandsmessung an der offenen Leitung kann die elektrische Leitfähigkeit des Fluids und somit die aktuelle Fluidqualität festgestellt werden. Diese Daten können in einem Kraftfahrzeug beispielsweise bei der Überwachung des Motorzustands herangezogen werden. Im Zusammenhang mit dem Einsatz eines solchen Systems bei der Ölfiltration für einen Verbrennungsmotor ergibt sich damit beispielsweise folgendes Szenario. Bei einer hohen Leitfähigkeit des Öls und regelmäßigen Kurzstrecken befindet sich üblicherweise eine große Menge von Wasser im Öl, sodass der Fahrer darüber informiert werden kann, dass zur Laufleistungsoptimierung zeitnah eine Langstrecke gefahren werden sollte. Ferner kann das Steuerungssystem des Kraftfahrzeugs das Serviceintervall anhand der gesammelten Daten anpassen. Bei einer hohen Leitfähigkeit des Öls in Kombination mit Langstrecken und entsprechenden Daten aus dem Bussystem des Fahrzeugs kann außerdem beispielsweise festgestellt werden, dass eine Undichtigkeit zwischen Kühlwasservorrat und Öl-Vorrat besteht. In diesem Fall kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs darauf hingewiesen werden, dass ein Service oder eine Kontrolle erforderlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes weist das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul eine Temperaturmesseinrichtung auf und ist dazu eingerichtet, Temperaturmesswerte an das gehäuseseitige Funkmodul zu übermitteln. Der Filtereinsatz kann beispielsweise ein Kraftstofffiltereinsatz sein. Das gehäuseseitige Funkmodul empfängt beispielsweise ein Temperatursignal vom filtereinsatzseitigen Funkmodul und/oder dem schwimmfähigen Funkmodul. Das filtereinsatzseitige Funkmodul und/oder das schwimmfähige Funkmodul kann einen zusätzlichen Mikrocontroller und einen oder mehrere Temperatursensoren umfassen, welche die Temperaturmesseinrichtung bilden. Die übermittelten Temperaturmesswerte können zum Steuern oder Regeln einer Heizeinrichtung, insbesondere einer Kraftstoffheizeinrichtung, verwendet werden. Wenn die Kraftstofftemperatur zu niedrig ist, wird die Kraftstoffheizeinrichtung eingeschaltet. Das gehäuseseitige Funkmodul kann die Kraftstoffheizeinrichtung regeln. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren können jeweils einen temperaturabhängigen Widerstand aufweisen, beispielsweise einen Heißleiter (NTC-Widerstand) oder einen Kaltleiter (PTC-Widerstand). Für die Erfassung von Kraftstofftemperaturen ist der Erfassungsbereich derartiger Sensoren ausreichend, da lediglich vergleichsweise niedrige Temperaturen unter 80 ° C erfasst werden müssen. Ferner muss nicht permanent, sondern nur beim Motorstart und/oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitintervallen gemessen werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch einen Fluidfilter der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Filtereinsatz des erfindungsgemäßen Fluidfilters nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Fluidfilters wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluidfilters ist das gehäuseseitige Funkmodul dazu eingerichtet, ein oder mehrere Funksignale von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul zu empfangen, mittels welchen der Abstand des filtereinsatzseitigen Funkmoduls zu dem gehäuseseitigen Funkmodul ermittelbar ist. Über den ermittelten Abstand des filtereinsatzseitigen Funkmoduls zu dem gehäuseseitigen Funkmodul kann dann über einen Zusammenhang zwischen Abstand und Verschmutzungszustand bzw. über ein entsprechendes Kennfeld der Verschmutzungszustand des Filtermaterials des Filtereinsatzes ermittelt werden.
Es ist außerdem ein Fluidfilter bevorzugt, bei welchem das Filtergehäuse einen Gehäusebasiskörper und einen Gehäusedeckel aufweist, wobei das gehäuseseitige Funkmodul in oder an dem Gehäusebasiskörper oder dem Gehäusedeckel angeordnet ist. Der Gehäusebasiskörper und der Gehäusedeckel sind vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar miteinander verbindbar, beispielsweise über korrespondierende Gewindeabschnitte an dem Gehäusebasiskörper und dem Gehäusedeckel. Der Gehäusedeckel kann beispielsweise auf den Gehäusebasiskörper aufschraubbar sein. Der Gehäusedeckel kann beispielsweise eine Becherform aufweisen. Das Filtergehäuse des erfindungsgemäßen Fluidfilters kann ferner einen Stützdorn für den Filtereinsatz aufweisen, wobei das gehäuseseitige Funkmodul an oder in dem Stützdorn angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Fluidfilter ein Wasserablassventil zum Ablassen des Wassers auf, welches sich in einem Wassersammelbereich des Fluidfilters ansammelt, wobei das Wasserablassventil dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Abstands zwischen dem schwimmfähigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul betätigt zu werden. Der Fluidfilter kann in diesem Fall beispielsweise ein Kraftstofffilter sein. Das Wasserablassventil kann beispielsweise selbsttätig in Abhängigkeit des Wasserfüllstands in dem Wassersammelbereich geöffnet und/oder geschlossen werden. Beispielsweise kann das Wasserablassventil bei Erreichen oder Überschreiten eines Wasserfüllstandsgrenzwerts automatisch geöffnet werden, um das Wasser aus dem Wassersammelbereich bzw. aus dem Fluidfilter abzuführen. Der Wasserfüllstand kann, beispielsweise durch eine Datenverarbeitungseinrichtung eines Filtersystems, über den Abstand zwischen dem schwimmfähigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul ermittelt werden. Das Wasserablassventil kann ein Magnetventil sein. Die Steuerung des Wasserablassventils in Abhängigkeit des Abstands zwischen dem schwimmfähigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul erfolgt vorzugsweise über eine Steuerungseinrichtung, welche Bestandteil eines Filtersystems ist. Der Filtereinsatz des Fluidfilters kann zusätzlich zu dem schwimmfähigen Funkmodul ein filtereinsatzseitiges Funkmodul aufweisen, welches dazu eingerichtet ist, sich im Betrieb des Fluidfilters in Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials abhängigen Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters zu bewegen. Ein derartiges filtereinsatzseitiges Funkmodul ist aber nicht zwingend erforderlich. Der Filtereinsatz des Fluidfilters kann auch ohne ein filtereinsatzseitiges Funkmodul zur Verschmutzungszustandserfassung aufzuweisen ein schwimmfähigen Funkmodul zur Steuerung des Wasserablasses umfassen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Filtersystem der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Fluidfilter des erfindungsgemäßen Filtersystems nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein oder mehrere von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul an das gehäuseseitige Funkmodul gesendete Signale und/oder deren Signaleigenschaften zum Ermitteln des Abstands zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul auszuwerten. Die Datenverarbeitungseinrichtung ermittelt zur Abstandserfassung vorzugsweise die Signalqualität der von dem gehäuseseitigen Funkmodul empfangenen Funksignale. Das gehäuseseitige Funkmodul oder die Datenverarbeitungseinrichtung kann hierzu eine Verstärkerschaltung zur Signalverstärkung und/oder eine Filterschaltung zur Signalfilterung aufweisen. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Filtersystems wird zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Fluidfilters verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems ist die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, den Abstand zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul auf Grundlage der Signalstärke und/oder des Signalrauschens des einen oder der mehreren Signale zu ermitteln. Über die Signalstärke und das Signalrauschen der von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul an das gehäuseseitige Funkmodul gesendeten Signale kann über eine entsprechende Signalauswertung der Abstand zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul vergleichsweise präzise berechnet werden. Auf Grundlage dieser Berechnung kann dann der Verschmutzungszustand des Filtermaterials ermittelt werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems ist die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, auf Grundlage des Abstands zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul und dem gehäuseseitigen Funkmodul den Verschmutzungszustand des Filtermaterials zu bestimmen. Zum Bestimmen des Verschmutzungszustands des Filtermaterials kann die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, einen, insbesondere filterspezifischen, filtereinsatzspezifischen oder filtermaterialspezifischen, Zusammenhang zwischen dem Abstand des filtereinsatzseitigen Funkmoduls von dem gehäuseseitigen Funkmodul und dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials verwenden. Dieser Zusammenhang kann beispielsweise auch ein Kennfeld sein. Der Zusammenhang bzw. das Kennfeld kann auf einem Speicher der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegt sein.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidfilters, bei welchem das Filtermaterial des Filtereinsatzes keine Verschmutzung aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 den in der Fig. 1 abgebildeten Fluidfilter, wobei das Filtermaterial des Filtereinsatzes eine geringfügige Verschmutzung aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 3 den in der Fig. 1 abgebildeten Fluidfilter, wobei das Filtermaterial des Filtereinsatzes eine starke Verschmutzung aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung; Fig. 4 eine Detaildarstellung des in der Fig. 1 abgebildeten Fluidfilters, in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 5 einen Teilbereich eines weiteren erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
Fig. 6 einen Teilbereich eines weiteren erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 7 einen Teilbereich eines weiteren erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
Fig. 8 einen Teilbereich eines weiteren erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer schematischen Schnittdarstellung; Fig. 9 einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
Fig. 10 einen Teilbereich eines weiteren erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidfilters, bei welchem das Filtermaterial des Filtereinsatzes keine
Verschmutzung aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung; Fig. 12 den in der Fig. 11 abgebildeten Fluidfilter, wobei das Filtermaterial des Filtereinsatzes eine starke Verschmutzung aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 13 den Wassersammelbereich eines erfindungsgemäßen Fluidfilters bei geringem Wasserstand;
Fig. 14 den in der Fig. 13 abgebildeten Wassersammelbereich bei hohem Wasserstand;
Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidfilters in einer schematischen Schnittdarstellung; Fig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidfilters, bei welchem das Filtermaterial des Filtereinsatzes keine Verschmutzung aufweist;
Fig. 17 den in der Fig. 16 abgebildeten Fluidfilter, wobei das Filtermaterial des Filtereinsatzes eine geringfügige Verschmutzung aufweist; Fig. 18 den in der Fig. 16 abgebildeten Fluidfilter, wobei das Filtermaterial des Filtereinsatzes eine starke Verschmutzung aufweist; und
Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einer schematischen Schnittdarstellung.
Die Fig. 1 zeigt einen als Ölfilter ausgebildeten Fluidfilter 100. Der Fluidfilter 100 umfasst ein mehrteiliges Filtergehäuse 102, wobei das Filtergehäuse 102 einen Gehäusebasiskörper 104 und einen Gehäusedeckel 106 aufweist. Der becherförmige Gehäusedeckel 106 und der Gehäusebasiskörper 104 sind über das Gewinde 108 miteinander verschraubt.
Ferner weist der Fluidfilter 100 einen Stützdorn 110 auf, auf welchen ein Filtereinsatz 10 aufgesetzt ist. Durch Abschrauben des Gehäusedeckels 106 ist der Filtereinsatz 10 aus dem Filtergehäuse 102 des Fluidfilters 100 entnehmbar. Der Filtereinsatz 10 weist als Filtermaterial 14 einen umlaufenden Faltenbalg auf, wobei das Filtermaterial 14 im Betrieb des Fluidfilters 100 von einer Rohseite 116 zu einer Reinseite 118 des Fluidfilters 100 von dem zu filternden Fluid durchströmt wird. Das Filtermaterial 14 wird von einer Trägerstruktur 12 getragen. Die Trägerstruktur 12 umfasst eine Endscheibe 16, welche an einem stirnseitigen Ende des Filtermaterials 14 angeordnet ist.
Ferner umfasst der Fluidfilter 100 ein Umgehungsventil 20, über welches eine Bypassleitung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 freigegeben werden kann, damit auch bei einer starken Verschmutzung des Filtermaterials 14 eine ausreichende Fluidströmung durch den Fluidfilter 100 gewährleistet wird. Mit zunehmender Verschmutzung führt der Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 innerhalb einer Führungshülse eine Axialbewegung in Richtung der Feder 28 aus, wobei die Feder 28 der Axialbewegung des Verschlusskörpers 22 entgegenwirkt. Durch die Axialbewegung des Verschlusskörpers 22 vergrößert sich mit steigendem Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 der Abstand zwischen dem Ventilsitz 26 und dem Verschlusskörper 22. Der Ventilsitz 26 ist Bestandteil des Kontaktkörpers 24, welcher integraler Bestandteil der Endscheibe 16 ist. Mit zunehmender Verschmutzung des Filtermaterials 14 steigt der Differenzdruck zwischen Rohseite 116 und Reinseite 118 des Fluidfilters 100 an. Wenn dieser Differenzdruck einen Grenzwert überschreitet, wird die Bypassleitung durch das Umgehungsventil 20 freigegeben.
Der Filtereinsatz 10 umfasst ein filtereinsatzseitiges Funkmodul 30. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 ist ein RFID-Transponder und ist an dem Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 angeordnet. An dem Filtergehäuse 102 ist ein gehäuseseitiges Funkmodul 112 angeordnet. Das gehäuseseitige Funkmodul 112 ist ein RFID-Lesegerät. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 und das gehäuseseitige Funkmodul 112 sind dazu eingerichtet, miteinander zu kommunizieren. Aufgrund der Anordnung des filtereinsatzseitigen Funkmoduls 30 an dem Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 bewegt sich das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 im Betrieb des Fluidfilters 100 in Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 abhängigen Druckunterschieds zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100. Mit sich änderndem Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 ändert sich also auch der Abstand A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112. Über den veränderlichen Abstand A zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 und dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 kann der Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 erfasst werden.
Zur Erfassung des Abstands A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 kann das gehäuseseitigen Funkmodul 112 mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sein, welche die von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 an das gehäuseseitige Funkmodul 112 gesendeten Signale und/oder deren Signaleigenschaften zum Ermitteln des Abstands A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 auswertet. Die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Signalstärke und/oder das Signalrauschen der von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 an das gehäuseseitige Funkmodul 112 gesendeten Signale auszuwerten und auf Grundlage dieser Auswertung den Abstand A zwischen den Funkmodulen 30, 112 zu ermitteln. Auf Grundlage des Abstands A zwischen den Funkmodulen 30, 112 kann die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung dann den Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 bestimmen. Das Bestimmen des Verschmutzungszustands erfolgt dabei beispielsweise über einen filterspezifischen, filtereinsatzspezifischen oder filtermaterialspezifischen
Zusammenhang zwischen dem Abstand A der Funkmodule 30, 112 und dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14.
Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 ist dazu eingerichtet, die für die Kommunikation mit dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 benötigte Energie aus einem von dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 erzeugten elektromagnetischen Feld zu beziehen. Somit benötigt das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 keine eigene Stromversorgung. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 ist dazu eingerichtet, Funksignale auszusenden, über welche neben dem Abstand A des filtereinsatzseitigen Funkmoduls 30 zu dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 auch weitere filtereinsatzspezifische und fluidspezifische Kenngrößen ermittelbar sind. Beispielsweise kann das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 eine filtereinsatzspezifische Kennung senden, über welche der aktuell verwendete Filtereinsatz 10 identifiziert werden kann. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 kann während des Betriebs des Fluidfilters 100 filtereinsatzbezogene Betriebsinformationen und/oder fluidspezifische Betriebsinformationen erfassen und aufzeichnen, um diese an das gehäuseseitige Funkmodul 112 zu übermitteln.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Zustand ist das Filtermaterial 14 des Filtereinsatzes 10 unverschmutzt, sodass ein vergleichsweise geringer Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 vorliegt. Der Differenzdruck ist derart gering, dass der radial abdichtende Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 noch an dem Ventilsitz 26 anliegt, gegen welchen der Verschlusskörper 22 von der Feder 28 gedrückt wird.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Zustand hat bereits eine geringfügige Verschmutzung des Filtermaterials 14 stattgefunden. Der daraus resultierende erhöhte Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 116 des Fluidfilters 100 hat dazu geführt, dass der Verschlusskörper 22 samt Funkmodul 30 gegen die Feder 28 nach unten gedrückt wird. Mit der Bewegung des Verschlusskörpers 22 geht eine Vergrößerung des Abstands A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 einher. Diese Abstandsänderung kann durch eine Signalauswertung der von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 an das gehäuseseitige Funkmodul 112 übermittelten Funksignale erfasst werden.
In der Fig. 3 ist ein Zustand dargestellt, bei welchem das Filtermaterial 14 des Filtereinsatzes 10 stark verschmutzt ist. Die Verschmutzung des Filtermaterials 14 hat zu einer weiteren Erhöhung des Differenzdrucks zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 geführt, sodass der Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 sich weiter gegen die Feder 28 bewegt hat. Der Abstand A zwischen den Funkmodulen 30, 112 hat sich ebenfalls entsprechend vergrößert. Der Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 hat einen Differenzdruckgrenzwert überschritten, sodass eine Bypassleitung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 freigegeben wurde. Die Bypassleitung wird durch mehrere Durchtrittsöffnungen in der den Verschlusskörper 22 umgebenden Bewandung gebildet. Sobald der Verschlusskörper 22 die Durchtrittsöffnungen passiert hat, kann zumindest ein Teil des Fluids ungefiltert von der Rohseite 116 auf die Reinseite 118 des Fluidfilters 100 gelangen. Die Strömung durch die freigegebenen Durchtrittsöffnungen ist in der Fig. 3 durch einen Strömungspfeil angedeutet. Idealerweise sollte der Filtereinsatz 10 vor dem Erreichen des in der Fig. 3 dargestellten Zustands ausgewechselt werden, sodass die Öffnung der Bypassleitung im Betrieb des Fluidfilters 100 vermieden wird.
Die Fig. 4 zeigt, dass an der oberen Endscheibe 16 der Trägerstruktur 12 Schnapphaken angeordnet sind, über welche der Filtereinsatz 10 in eine umlaufende Nut des Gehäusedeckels 106 eingeklipst ist. Die Schnapphaken und die den Verschlusskörper 22 führende Führungshülse sind integrale Bestandteile der Endscheibe 16.
Die Fig. 5 zeigt eine alternative Anordnung des gehäuseseitigen Funkmoduls 112. Das gehäuseseitige Funkmodul 112 ist in diesem Fall an einem Stützdorn 110 des Filtergehäuses 102 angeordnet, wobei der Filtereinsatz 10 auf den Stützdorn 110 aufgesetzt ist.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele mit mehreren filtereinsatzseitigen Funkmodulen 30a-30c. Die filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c können sich im Betrieb des Fluidfilters 100 zur Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials 14 in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite und Reinseite des Fluidfilters 100 bewegen und mit einem gehäuseseitigen Funkmodul 112 des Fluidfilters 100 kommunizieren. Die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 kommunizierenden filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c ist von deren Axialposition und somit von deren Abstand A zum gehäuseseitigen Funkmodul 112 abhängig. Somit kann über die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 kommunizierenden filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c der Abstand A zwischen dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 und den filtereinsatzseitigen Funkmodulen 30a-30c ermittelt werden, woraus eine Datenverarbeitungseinrichtung dann den Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 berechnen kann. Die filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c sind übereinander angeordnet.
Bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist das gehäuseseitige Funkmodul 112 an dem Gehäusedeckel 106 angeordnet. Wenn der Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 aufgrund einer zunehmenden Verschmutzung des Filtermaterials 14 ansteigt, wird eine Funkmodulhalterung 34, welche die filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c trägt, von dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 weggedrückt, sodass sich der Abstand zwischen den filtereinsatzseitigen Funkmodulen 30a-30c und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 bei steigendem Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 vergrößert. In dem dargestellten Zustand wurde die Funkmodulhalterung 34 samt der Funkmodule 30a-30c noch nicht von dem gehäuseseitigen Funkmoduls 112 weggedrückt, da das Filtermaterial 14 nicht oder nur geringfügig verschmutzt ist. Die Funkmodulhalterung 34 bewegt sich gemeinsam mit dem den Ventilsitz tragenden Kontaktkörper 24. Bei einer Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 bewegen sich Kontaktkörper 24 und Verschlusskörper 22 des Umgehungsventils 20 zunächst gemeinsam in Axialrichtung von dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 weg. Bei dieser Bewegung verlässt zunächst das filtereinsatzseitige Funkmodul 30c den Empfangsbereich des gehäuseseitigen Funkmoduls 112. Bei einer weiteren Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 kommt es zu einer weiteren Axialbewegung von Kontaktkörper 24 und Verschlusskörper 22, wodurch das filtereinsatzseitige Funkmodul 30b und anschließend ggf. auch das filtereinsatzseitige Funkmodul 30a den Empfangsbereich des gehäuseseitigen Funkmoduls 112 verlässt. Über die Anzahl der mit dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 kommunizierenden filtereinsatzseitigen Funkmodule 30a-30c kann eine Datenverarbeitungseinrichtung dann den Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 ermitteln. Bevor das Umgehungsventil 20 öffnet, schlägt der den Ventilsitz tragende Kontaktkörper 24 an der Anschlagsfläche 126 an, sodass der Verschlusskörper 22 bei einer weiteren Differenzdruckerhöhung ohne den Kontaktkörper 24 in Axialrichtung weiter von dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 wegbewegt wird. Durch die Relativbewegung von Verschlusskörper 22 und Kontaktkörper 24 wird das Umgehungsventil 20 dann geöffnet. Der Verschlusskörper 22 ist also das Teil des Umgehungsventils 20, welches die zu einer Öffnung des Umgehungsventils 20 führende Bewegung ausführt. Der den Ventilsitz tragende Kontaktkörper 24 ist das Teil des Umgehungsventils 20, welches während der Öffnung des Umgehungsventils 20 still steht bzw. keine Bewegung ausführt.
Die Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das gehäuseseitige Funkmodul 112 in einem Stützdorn 110 des Filtergehäuses 102 angeordnet ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen einen Filtereinsatz 10, bei welchem das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 nicht an den Verschlusskörper 22, sondern an dem den Ventilsitz 26 tragenden Kontaktkörper 24 des Umgehungsventils 20 angeordnet ist. Der
Verschlusskörper 22 ist erneut das Teil des Umgehungsventils 20, welches die zu einer Öffnung des Umgehungsventils 20 führende Bewegung ausführt. Der den Ventilsitz tragende Kontaktkörper 24 ist wieder das Teil des Umgehungsventils 20, welches während der Öffnung des Umgehungsventils 20 still steht bzw. keine Bewegung ausführt. Bei der dargestellten Ausführungsform bewegen sich Verschlusskörper 22 und Kontaktkörper 24 bei einer Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 vor dem Öffnen des Umgehungsventils 20 zunächst gemeinsam. Bei einer Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 kommt es also auch zu einer Bewegung des den Ventilsitz 26 tragenden Kontaktkörpers 24. Durch die Axialbewegung des Kontaktkörpers 24 kommt es zu einer Abstandsänderung zwischen dem an dem Kontaktkörper 24 angeordneten filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112. An dem Kontaktkörper 24 ist ferner eine umlaufende Dichtung 32 angeordnet, welche für eine radiale Abdichtung zwischen dem Kontaktkörper 24 und der den Kontaktkörper 24 führenden Hülse an der Endscheibe 16 sorgt. Die Fig. 10 zeigt eine mit der in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform vergleichbare Variante, wobei der Filtereinsatz 10 nur ein Funkmodul 30 aufweist und das gehäuseseitige Funkmodul 112 an einem Stützdorn 110 des Filtergehäuses 102 angeordnet ist. Bei dem in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiel des Fluidfilters 100 bewegt sich der gesamte Filtereinsatz 10 in Axialrichtung bei einer Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 ist in einer Funkmodulhalterung 34 des Filtereinsatzes 10 angeordnet. Bei dem in der Fig. 11 dargestellten Zustand ist der Abstand A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 aufgrund des vergleichsweise geringen Differenzdrucks zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 vergleichsweise klein.
Die Fig. 12 zeigt einen Zustand, in welchem das Filtermaterial 14 des Filtereinsatzes 10 stark verschmutzt ist, sodass zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 ein vergleichsweise hoher Differenzdruck vorliegt. Der hohe Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 hat zu einer Axialauslenkung des Filtereinsatzes 10 geführt, wodurch auch der Abstand A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 vergrößert wurde. Durch eine Signalauswertung der Funksignale, welche von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 an das gehäuseseitige Funkmodul 112 übermittelt wurden, kann der Abstand A zwischen den Funkmodulen 30, 112 und somit der Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 ermittelt werden. Die Signalauswertung wird durch eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung vorgenommen.
Bei dem in den Fig. 11 und 12 dargestellten Fluidfilter 100 handelt es sich um einen Kraftstofffilter, dessen Filtermaterial 14 während der Filtration Wasser aus dem Kraftstoff abscheidet. Das abgeschiedene Wasser sammelt sich in einem Wassersammelbereich 120. Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Ausführungsform mit einem zusätzlichen schwimmfähigen Funkmodul 40, wobei zwei unterschiedliche Wasserstände W in dem Wassersammelbereich 120 dargestellt sind.
Die Funkmodulhalterung 34 weist eine als Schwimmkäfig ausgebildete Schwimmkammer 36 auf, in welcher das schwimmfähige Funkmodul 40 angeordnet ist. Der Schwimmkäfig 36 ragt in den Wassersammelbereich 120 des Fluidfilters 100 hinein, in welchem sich im Betrieb des Fluidfilters 100 aus dem zu filternden Fluid abgeschiedenes Wasser ansammelt. Das schwimmfähige
Funkmodul 40 schwimmt auf dem sich in dem Wassersammelbereich 120 sammelnden Wasser, wobei der Schwimmkäfig 36 einen Auftriebsbereich für das schwimmfähige Funkmodul 40 aufweist, welcher ein Aufsteigen des schwimmfähigen Funkmoduls 40 bei steigendem Wasserstand W in dem Wassersammelbereich 120 des Fluidfilters 100 erlaubt. Das schwimmfähige Funkmodul 40 schwimmt im Betrieb des Fluidfilters in einer Grenzschicht zwischen dem zu filternden Fluid auf der Rohseite des Fluidfilters 100 und der sich in dem Wassersammelbereich 120 des Fluidfilters 100 befindenden Wassermenge. Bei steigendem Wasserstand W nimmt auch der Abstand B zwischen den Funkmodulen 40, 112 zu. Durch eine Signalauswertung der von dem schwimmfähigen Funkmodul 40 an das gehäuseseitige Funkmodul 112 übertragenen Funksignale kann der Abstand B ermittelt werden. Eine Datenverarbeitungseinrichtung kann aus dem Abstand B dann den Wasserstand in dem Wassersammelbereich 120 ermitteln. Über das Funkmodul 30 und dessen Abstand A zum gehäuseseitige Funkmodul 112 kann weiterhin der Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 ermittelt werden. Das Funkmodul 30 und das Funkmodul 40 sind Funkmodule unterschiedlichen Typs, welche unterschiedliche Modulationsarten verwenden, sodass deren Funksignale unterscheidbar sind. Ferner können die Funksignale der Funkmodule 30, 40 anhand einer gesendeten Kennung zugeordnet werden.
In einer anderen Ausführungsform kann für die Wasserstandserfassung und die Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials 14 auch dasselbe Funkmodul genutzt werden. Durch eine Auswertung der Abstandsveränderung über die Zeit kann die die Auswertung vornehmende elektronische Datenverarbeitungseinrichtung in diesem Fall feststellen, ob die Abstandsänderung aufgrund einer Axialbewegung des gesamten Filtereinsatzes wegen eines Differenzdruckanstiegs zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 oder aufgrund einer Erhöhung des Wasserstandes W eingetreten ist. Über eine Auswertung der Funksignale kann in diesem Fall also zwischen einer verschmutzungsbedingten Abstandsänderung und einer auf eine Wasserstandsänderung zurückgehende Abstandsänderung unterschieden werden.
Die Fig. 15 zeigt einen als Kraftstofffilter ausgebildeten Fluidfilter 100, bei welchem das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 eine Temperaturmesseinrichtung 38 aufweist und dazu eingerichtet ist, Temperaturmesswerte an das gehäuseseitige Funkmodul 112 zu übermitteln. Das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 kann einen zusätzlichen Mikrocontroller und einen oder mehrere Temperatursensoren umfassen, welche die Temperaturmesseinrichtung 38 bilden. Die übermittelten Temperaturmesswerte können zum Steuern oder Regeln einer Heizeinrichtung 114 verwendet werden, wobei die Heizeinrichtung 114 zum Erwärmen des
Kraftstoffs innerhalb des Filtergehäuses 102 eingesetzt wird. Bei einer zu niedrigen Kraftstofftemperatur kann die Heizeinrichtung 114 eingeschaltet werden. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren der Temperaturmesseinrichtung 38 können Thermistoren, beispielsweise Heißleiter, sein. Über eine Datenverarbeitungseinrichtung kann bei dem in der Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel außerdem der Abstand A zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul 30 und dem gehäuseseitigen Funkmodul 112 und somit der Verschmutzungszustand des Filtermaterials 14 ermittelt werden.
Die Fig. 16 bis 18 zeigen einen Fluidfilter 100 mit einem Umgehungsventil 20. Das Umgehungsventil 20 umfasst einen den Ventilsitz tragenden Kontaktkörper 24 und einen Verschlusskörper 22, an welchem eine radial abdichtende und umlaufende Dichtung 32 angeordnet ist. Der Verschlusskörper 22 ist das Teil des Umgehungsventils 20, welches die zu einer Öffnung des Umgehungsventils 20 führende Bewegung ausführt. Der den Ventilsitz tragende Kontaktkörper 24 ist das Teil des Umgehungsventils 20, welches während der Öffnung des Umgehungsventils 20 still steht bzw. keine Bewegung ausführt. An dem Kontaktkörper 24 ist ein filtereinsatzseitiges Funkmodul 30 angeordnet. Eine Feder 122 wirkt über das Zwischenglied 124 auf den Verschlusskörper 22. Bei dem in der Fig. 16 dargestellten Zustand ist das Filtermaterial 14 nicht verschmutzt, sodass der Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 so gering ist, dass die Feder 122 den Verschlusskörper 22 samt Kontaktkörper 24 und Funkmodul 30 maximal nach oben drückt.
Die Fig. 17 zeigt einen Zustand, bei welchem das Filtermaterial 14 stärker verschmutzt ist, sodass der Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 dafür sorgt, dass der Verschlusskörper 22 samt Kontaktkörper 24 und Funkmodul 30 axial bewegt werden. Somit verändert sich bei einer Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 der Abstand des filtereinsatzseitigen Funkmoduls 30 zu einem gehäuseseitigen Funkmodul (nicht dargestellt).
Bei einer weiteren Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 schlägt der mit dem Kontaktkörper 24 verbundene Anschlagskörper 42 gegen die Anschlagsfläche 126, sodass eine weitere Axialbewegung des Kontaktkörpers 24 und des filtereinsatzseitigen Funkmoduls 30 verhindert wird. Dadurch, dass der Verschlusskörper 22 bei fortschreitender Verschmutzung des Filtermaterials 14 und einer damit einhergehenden Differenzdruckerhöhung zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 eine weitere Axialbewegung ausführt, kommt es zur Öffnung des Umgehungsventils 20.
Das geöffnete Umgehungsventil 20 ist in der Fig. 18 dargestellt. Das die Verschmutzungserfassung erlaubende filtereinsatzseitige Funkmodul 30 ist folglich an dem Teil des Umgehungsventils 20 angeordnet, welches während der Öffnung des Umgehungsventils 20 still steht bzw. keine Bewegung ausführt.
Bei dem in der Fig. 19 dargestellten Filtereinsatz 10 ist das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 an einem Elastomerbalg 44 befestigt. Der Elastomerbalg 44 ist mit der Trägerstruktur 12 des Filtereinsatzes 10 verbunden. Der Filtereinsatz 10 kann beispielsweise mit dem in den Fig. 16 bis 18 dargestellten Filtergehäuse 102 verwendet werden, sodass das filtereinsatzseitige Funkmodul 30 bei einem steigenden Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 gegen das Zwischenglied 124 drückt. Somit wird der Elastomerbalg 44 bei einem steigenden Differenzdruck zwischen der Rohseite 116 und der Reinseite 118 des Fluidfilters 100 verformt, wobei es gleichzeitig zu einer Axialbewegung des filtereinsatzseitige Funkmoduls 30 kommt.
Bezugszeichen
10 Filtereinsatz
12 Trägerstruktur 14 Filtermaterial
16 Endscheibe 20 Umgehungsventil 22 Verschlusskörper 24 Kontaktkörper 26 Ventilsitz 28 Feder
30, 30a-30c Funkmodule
32 Dichtung
34 Funkmodulhalterung 36 Schwimmkammer
38 Temperaturmesseinrichtung 40 Funkmodul 42 Anschlagskörper 44 Elastomerbalg
100 Fluidfilter
102 Filtergehäuse
104 Gehäusebasiskörper
106 Gehäusedeckel 108 Gewinde
110 Stützdorn 112 Funkmodul 114 Heizeinrichtung 116 Rohseite 118 Reinseite 120 Wassersammelbereich 122 Feder 124 Zwischenglied 126 Anschlagsfläche
A Abstand
B Abstand W Wasserstand

Claims

Ansprüche
Filtereinsatz (10) zum Einsetzen in ein Filtergehäuse (102) eines Fluidfilters (100), mit einem Filtermaterial (14), welches dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Fluidfilters (100) von einer Rohseite (116) zu einer Reinseite (118) des Fluidfilters (100) von einem zu filternden Fluid durchströmt zu werden, gekennzeichnet durch ein filtereinsatzseitiges Funkmodul (30, 30a-30c), welches dazu eingerichtet ist, sich im Betrieb des Fluidfilters (100) in Abhängigkeit des von dem Verschmutzungszustand des Filtermaterials (14) abhängigen Druckunterschieds zwischen Rohseite (116) und Reinseite (118) des Fluidfilters (100) zu bewegen und zur Erfassung des Verschmutzungszustands des Filtermaterials (14) mit einem gehäuseseitigen Funkmodul (112) des Fluidfilters (100), dessen Abstand (A) zum filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) sich beim Bewegen des filtereinsatzseitigen Funkmoduls (30, 30a-30c) ändert, zu kommunizieren.
Filtereinsatz (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a- 30c) dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere Funksignale auszusenden, mittels welchen der Abstand (A) des filtereinsatzseitigen Funkmoduls (30, 30a-30c) zu dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) ermittelbar ist und/oder welche eine Identifikation des Filtereinsatzes (10) oder eine Typenerkennung des Filtereinsatzes (10) erlauben.
Filtereinsatz (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Umgehungsventil (20) oder zumindest einen Teil eines Umgehungsventils (20), wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a-30c) an dem Umgehungsventil (20) oder dem filtereinsatzseitigen Teil des Umgehungsventils (20) angeordnet oder in das Umgehungsventil (20) oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils (20) integriert ist. 4. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsventil (20) einen beweglichen Verschlusskörper (22) aufweist oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils (20) ein beweglicher Verschlusskörper (22) ist, welcher dazu eingerichtet ist, sich in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite (116) und Reinseite (118) des Fluidfilters (100) relativ zu einem einen Ventilsitz (26) tragenden Kontaktkörper (24) des Umgehungsventils (20) zu bewegen, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a-30c) an dem Verschlusskörper (22) des
Umgehungsventils (20) angeordnet und/oder dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit dem Verschlusskörper (22) des Umgehungsventils (20) zu bewegen. 5. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (22) in einer Führungshülse angeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist, den Verschlusskörper (22) während einer differenzdruckbedingten Bewegung zu führen.
6. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsventil (20) einen beweglichen Kontaktkörper (24) aufweist oder das filtereinsatzseitige Teil des Umgehungsventils (20) ein beweglicher Kontaktkörper (24) ist, welcher einen Ventilsitz (26) für einen Verschlusskörper (22) des Umgehungsventils
(20) trägt, wobei der Kontaktkörper (24) dazu eingerichtet ist, sich in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite (116) und Reinseite (118) des Fluidfilters (100) relativ zu dem Verschlusskörper (22) zu bewegen, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a-30c) an dem Kontaktkörper (24) des Umgehungsventils (20) angeordnet und/oder dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit dem Kontaktkörper (24) des Umgehungsventils (20) zu bewegen. 7. Filtereinsatz (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (14) von einer Trägerstruktur (12) getragen wird, welche dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit dem Filtermaterial (14) im Betrieb des Fluidfilters (100) in Abhängigkeit des Druckunterschieds zwischen Rohseite (116) und
Reinseite (118) des Fluidfilters (100) zu bewegen, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a-30c) an der Trägerstruktur (12) oder dem Filtermaterial (14) angeordnet und/oder dazu eingerichtet ist, sich gemeinsam mit der Trägerstruktur (12) und/oder dem Filtermaterial (14) zu bewegen.
8. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (12) eine Funkmodulhalterung (34) aufweist, welche sich vorzugsweise von einer stirnseitig des Filtermaterials (14) angeordneten Endscheibe (16) der
Trägerstruktur (12) auf der dem Filtermaterial (14) abgewandten Seite in Axialrichtung erstreckt, wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a- 30c) von der Funkmodulhalterung (34) axial beabstandet zu der Endscheibe (16) und/oder dem Filtermaterial (14) gehalten wird.
9. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkmodulhalterung (34) eine Schwimmkammer (36) aufweist, in welcher ein schwimmfähiges Funkmodul (40) angeordnet ist und/oder welche dazu eingerichtet ist, in einen Wassersammelbereich (120) des Fluidfilters (100) hineinzuragen, in welchem sich im Betrieb des Fluidfilters (100) Wasser, insbesondere aus dem zu filternden Fluid abgeschiedenes Wasser, ansammelt.
10. Filtereinsatz (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das schwimmfähige Funkmodul (40) dazu eingerichtet ist, auf dem sich in dem Wassersammelbereich (120) sammelnden Wasser zu schwimmen, wobei die Schwimmkammer (36) vorzugsweise einen Auftriebsbereich für das schwimmfähige Funkmodul (40) aufweist, welcher ein Aufsteigen des schwimmfähigen Funkmoduls (40) bei steigendem Wasserstand (W) in dem Wassersammelbereich (120) des Fluidfilters (100) erlaubt. 11. Filtereinsatz (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a- 30c) und/oder das schwimmfähige Funkmodul (40) dazu eingerichtet sind, die für die Kommunikation mit dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) benötigte Energie aus einem vom dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) erzeugten elektromagnetischen Feld zu beziehen.
12. Filtereinsatz (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a- 30c) und/oder das schwimmfähige Funkmodul (40) einen Transponder, insbesondere einen RFID-Transponder, umfasst oder ein Transponder, insbesondere ein RFID-Transponder, ist.
13. Filtereinsatz (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a- 30c) und/oder das schwimmfähige Funkmodul (40) eine
Temperaturmesseinrichtung (38) aufweist und dazu eingerichtet ist, Temperaturmesswerte an das gehäuseseitige Funkmodul (112) zu übermitteln. 14. Fluidfilter (100) zum Filtern eines Fluides, mit einem Filtergehäuse (102) mit einem gehäuseseitigen Funkmodul (112), und einem Filtereinsatz (10) mit einem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c), wobei der Filtereinsatz (10) dazu eingerichtet ist, in das Filtergehäuse (102) eingesetzt zu werden; wobei das filtereinsatzseitige Funkmodul (30, 30a-30c) und das gehäuseseitige Funkmodul (112) dazu eingerichtet sind, miteinander zu kommunizieren; dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
15. Fluidfilter (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das gehäuseseitige Funkmodul (112) dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere Funksignale von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) zu empfangen, mittels welchen der Abstand (A) des filtereinsatzseitigen Funkmoduls (30, 30a-30c) zu dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) ermittelbar ist.
16. Fluidfilter (100) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (102) einen Gehäusebasiskörper (104) und einen Gehäusedeckel (106) aufweist, wobei das gehäuseseitige Funkmodul (112) in oder an dem Gehäusebasiskörper (104) oder dem Gehäusedeckel (106) angeordnet ist; oder das Filtergehäuse (102) einen Stützdorn (110) für den Filtereinsatz (10) aufweist, wobei das gehäuseseitige Funkmodul (112) an oder in dem Stützdorn (110) angeordnet ist.
17. Fluidfilter (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch ein Wasserablassventil zum Ablassen des Wassers, welches sich in einem Wassersammelbereich (120) des Fluidfilters (100) ansammelt, wobei das Wasserablassventil dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Abstands (B) zwischen dem schwimmfähigen Funkmodul (40) und dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) betätigt zu werden.
18. Filtersystem, mit einem Fluidfilter, und einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidfilter (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 17 ausgebildet ist und die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere von dem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) an das gehäuseseitige Funkmodul (112) gesendete Signale und/oder deren Signaleigenschaften zum Ermitteln des Abstands (A) zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) und dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) auszuwerten.
19. Filtersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Abstand (A) zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) und dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) auf Grundlage der Signalstärke und/oder des Signalrauschens des einen oder der mehreren Signale zu ermitteln.
20. Filtersystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, auf Grundlage des
Abstands (A) zwischen dem filtereinsatzseitigen Funkmodul (30, 30a-30c) und dem gehäuseseitigen Funkmodul (112) den Verschmutzungszustand des Filtermaterials (14) zu bestimmen.
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