(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 173386

RZECZPOSPOLITA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 173386 POLSKA (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 303886 Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: 17.06.1994 Rzeczypospolitej Polskiej (51) IntCl6: F02M25/08 (54) Filtr z węglem aktywnym do odpowietrzania zbiorników paliwa (30) Pierwszeństwo: 19.06.1993,DE,P4320384.1 (73) Uprawniony z patentu: FILTERWERK MANN + HUMMEL GMBH, Ludwigsburg, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 27.12.1994 BUP 26/94 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 27.02.1998 WUP 02/98 (72) Twórcy wynalazku: Heinz Andress, Erdmannhausen, DE Karl-Ernst Hummel, Bietigheim-Bissingen, DE Arthur Klotz, Remseck, DE Thomas Schermuly, Flein, DE (74) Pełnomocnik: Nowakowski Janusz, PATPOL Spółka z o.o. PL 173386 B1 ( 5 7 ) 1. Filtr z węglem aktywnym do odpowietrzania zbiorników paliwa, z obudową, która jest połączona z jednej strony przez pierwsze przyłącze ze zbiornikiem paliwa, a z drugiej strony przez drugie przyłącze z silnikiem spalinowym oraz przez trzecie przyłącze z atmosferą, przy czym w obudowie jest umieszczona pierwsza ściana działowa, która przebiega pomiędzy trzecim przyłączem a pierwszym przyłączem, a w obudowie jest umieszczona co najmniej jedna ściana działowa, która tworzy co najmniej jedną komorę, przy czym co najmniej jedna komora jest wypełniona pakietem z węgla aktywnego, znamienny tym, że w obudowie (10) ściany działowe (14, 16) są tak wzajemnie skrzyżowane, że tworzą one co najmniej cztery komory (19, 17, 18, 20), wypełnione pakietami (22, 23, 24, 25) węgla aktywnego i połączone kolejno ze sobą dla przepływu oparów paliwa. FIG. 1a

Filtr z węglem aktywnym do odpowietrzania zbiorników paliwa Zastrzeżenia patentowe 1. Filtr z węglem aktywnym do odpowietrzania zbiorników paliwa, z obudową, która jest połączona z jednej strony przez pierwsze przyłącze ze zbiornikiem paliwa, a z drugiej strony przez drugie przyłącze z silnikiem spalinowym oraz przez trzecie przyłącze z atmosferą, przy czym w obudowie jest umieszczona pierwsza ściana działowa, która przebiega pomiędzy trzecim przyłączem a pierwszym przyłączem, a w obudowie jest umieszczona co najmniej jedna ściana działowa, która tworzy co najmniej jedną komorę, przy czym co najmniej jedna komora jest wypełniona pakietem z węgla aktywnego, znamienny tym, że w obudowie (10) ściany działowe (14, 16) są tak wzajemnie skrzyżowane, że tworzą one co najmniej cztery komory (19, 17, 18, 20), wypełnione pakietami (22, 23, 24, 25) węgla aktywnego i połączone kolejno ze sobą dla przepływu oparów paliwa. 2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (19) zawiera przyłącze (12) do przyłączenia zbiornika paliwa i jest oddzielona od ostatniej komory (20) zawierającej przyłącze (13), połączone z atmosferą. 3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że pakiet (22, 23, 24, 25) z węgla aktywnego w każdej komorze (17 do 20) na wlocie i wylocie przepływających oparów paliwa jest zaopatrzony w element filtracyjny (34, 44). 4. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (10) posiada dno (45) zaopatrzone w kanały (33) dla przepływu oparów paliwa, prowadzące do kolejnych komór (19, 1 7, 18, 20). 5. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że przyłącza (11, 12, 13) są połączone z obudową (10) złączem zatrzaskowym. 6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że przyłącza (11, 12, 13) i pokrywa (21) obudowy (10) są wykonane z tworzywa sztucznego i połączone ze sobą przez spawanie. 7. Filtr według zastrz. 3, znamienny tym, że element filtracyjny (34) w postaci pianki filtracyjnej jest połączony z pokrywą (21) obudowy (10) przez środek do łączenia na stałe, korzystnie środek klejący, środek rozpuszczający łączone materiały. 8. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że poszczególne komory (17, 18, 19, 20) mają pakiet (22, 23, 24, 25) z węgla aktywnego o różnym stopniu porowatości. 9. Filtr według zastrz. 8, znamienny tym, że komory (17, 18, 19, 20) mają różny przekrój poprzeczny. 10. Filtr według zastrz. 8, znamienny tym, że komory (17, 18, 19, 20) mają różną długość. * * * Przedmiotem wynalazku jest filtr z węglem aktywnym do odpowietrzania zbiorników paliwa. Filtry z węglem aktywnym są znane z praktyki. Pakiet z węgla akty wnego jest umieszczony w obudowie z tworzywa sztucznego, która jest łączona przez przyłącza przewodami ze zbiornikiem paliwa, z rurą ssącą silnika spalinowego oraz z atmosferą. Z opisu patentowego DE nr 24 07 128 jest znany układ adsorpcyjny, w którym obudowa przyjmująca absorbujący materiał jest podzielona przez ścianę działową na dwie komory. Z opisu ogłoszeniowego DE nr 41 24 653 jest znany filtr z węglem aktywnym, który składa się z owalnej obudowy, przedzielonej ścianą działową, w której pakiet z węgla aktywnego jest wstępnie naprężony przez sprężyny dociskowe, co uniemożliwia wypadanie węgla aktywnego, a dzięki temu ewentualnie uszkodzenia.

173 386 3 W znanych filtrach z węgla aktywnego obudowa wewnętrzna, wykonana z tworzywa sztucznego jest otoczona obudową zewnętrzną przepuszczalną dla par paliwa. Taki filtr jest bardzo nakładczy, ponieważ do obudowy zewnętrznej nie może być zamocowany króciec przyłączeniowy i dlatego musi być umieszczona dodatkowa pokrywa. Poza tym obudowa zewnętrzna musi być uszczelniona wobec obudowy wewnętrznej, aby szkodliwe gazy z obudowy wewnętrznej nie mogły być oddawane do otoczenia. Zadaniem wynalazku jest uniknięcie wspomnianych niedogodności i opracowanie filtra z węglem aktywnym, który byłby istotnie łatwiej wytwarzany i posiadał wysoką skuteczność w odniesieniu do stopnia filtracji. Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że ściany działowe w obudowie są tak wzajemnie skrzyżowane, że tworzą one co najmniej cztery komory, wypełnione pakietami z węgla aktywnego i połączone kolejno ze sobą dla przepływu oparów paliwa. Korzystnie pierwsza komora zawiera przyłącze do przyłączenia zbiornika paliwa i jest oddzielona od ostatniej komory, zawierającej przyłącze, połączone z atmosferą. Zgodnie z wynalazkiem pakiet z węgla aktywnego w każdej komorze na wlocie i wylocie przepływających oparów paliwa jest zaopatrzony w element filtracyjny. W korzystnej postaci wykonania obudowa posiada dno zaopatrzone w kanały dla przepływu oparów paliwa, prowadzące do kolejnych komór, a przyłącza są połączone z obudową złączem zatrzaskowym, przy czym przyłącza i pokrywa obudowy są wykonane z tworzywa sztucznego i połączone ze sobą przez spawanie. Według wynalazku element filtracyjny w postaci pianki filtracyjnej jest połączony z pokrywą obudowy przez środek do łączenia na stałe, korzystnie środek klejący lub środek rozpuszczający łączone materiały. Korzystnie poszczególne komory mają pakiet z węgla aktywnego o różnym stopniu porowatości i, że komory mają różne przekroje poprzeczne lub mają różną długość. Okazało się, że w tak zbudowanych filtrach nie są potrzebne żadne sprężyny do wstępnego naprężania pakietu z węgla aktywnego, ponieważ nie występuje osadzanie się węgla aktywnego, a opary paliwa przepływają w sposób przymusowy przez wszystkie komory. Na podstawie względnie dużego przelotowego przekroju poprzecznego każdej komory jest osiągnięta nieznaczna prędkość przepływu, co zapewnia wysoką adsorpcję. Kanały prowadzące są jednocześnie tak ukształtowane, że one podwyższaj ą stabilność pokrywy i umożliwiają podpieranie pakietów z węglem aktywnym, względnie pianki filtracyjnej. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogółem widok z góry i trzy przekroje filtra z węglem aktywnym, a mianowicie fig. 1a - widok z góry, fig. 1b - przekrój według linii A-A na fig. 1a, fig. 1c - przekrój według linii B-B na fig. 1a, fig. 1d-przekrój według linii C-C na fig. 1a, fig. 2 - przekrój wzdłużny filtra z fig. 1, fig. 3a - widok innego filtra z węglem aktywnym częściowo w przekroju, fig. 3b - przekrój według linii D-D na fig. 3a, a fig. 3c, d, e - odmiany usytuowania przyłączy do filtra z węglem aktywnym, w częściowych przekrojach. Filtr z węglem aktywnym, pokazany na fig. 1 składa się z obudowy 10, która posiada pierwsze przyłącze 11, które jest łączone z rurą ssącą silnika spalinowego, drugie przyłącze 12, które jest łączone ze zbiornikiem paliwa, którym są doprowadzane opary paliwa i trzecie przyłącze 13, które jest połączone z atmosferą. W obudowie 10 jest umieszczona pierwsza ściana działowa 14 i druga ściana działowa 16, które wzajemnie krzyżują się, przy czym ściana działowa 14 jest połączona na stałe z dnem 15 obudowy 10. Tak umieszczone ściany działowe 14, 16 tworzą cztery komory 17, 18, 19, 20. Ściana działowa 16 pomiędzy komorą 17 a komorą 18 jest połączona z pokrywą 21, a w obszarze pomiędzy komorami 19, 20 jest połączona nie tylko z pokrywą 21, ale także z dnem 15 tak, że komora 19 jest oddzielona od komory 20. A więc jest osiągnięte oddzielenie pierwszej komory 19 - komory wlotowej, od ostatniej komory 20 - komory wylotowej, co uniemożliwia wymianę gazów pomiędzy tymi komorami. Komory 17 do 20 są wypełnione pakietami 22, 23, 24, 25 z węgla aktywnego, które po stronie wlotu i wylotu czołowych są zaopatrzone w element filtracyjny 34 i 44. Górny element filtracyjny 34 jest wykonany w postaci pianki filtracyjnej, filcu, a dolny element filtracyjny 44 w postaci włókniny filtracyjnej, w celu uniemożliwienia

4 173 386 wylotu węgla aktywnego. Opary paliwa wpływające przez drugie przyłącze 12 w pierwszej komorze 19 docierają, jak pokazano w przekroju C-C (fig. 1d) do pakietu 23 z węglem aktywnym, przepływają przez niego do góry i przez przelot, utworzony przez ściankę działową 14 przepływają do dołu przez pakiet 22 z węgla aktywnego w drugiej komorze 17 i docierają do pakietu 24 z węgla aktywnego w trzeciej komorze 18, przepływają przez niego (fig. 1b, 1c) i docierają do czwartej komory 20 i przez przelot, utworzony przez ścianę działową 14 (fig. 1b) przepływają przez pakiet 25 z węgla aktywnego. Zawarte w oparach paliwa związki węglowodorów są całkowicie absorbowane, a do atmosfery mogą odpływać jedynie pozostające cząsteczki powietrza oczyszczonego. Przy uruchomionym silniku spalinowym przez pierwsze przyłącze 11 jest zasysany gaz z filtra, a przez trzecie przyłącze 13 przepływa do filtra świeże powietrza z atmosfery, które regeneruje węgiel aktywny. Pokazany na fig. 2 filtr z węglem aktywnym posiada obudowę 26 o wydłużonych poziomych ściankach, na której jest umieszczona pokrywa 27. Obudowa 26 i pokrywa 27 są wykonane z tworzywa termoplastycznego, dzięki czemu istnieje możliwość połączenia na stałe pokrywy 27 z obudową 26, przykładowo przez spawanie wibracyjne. Z obudową 26 jest związana jedna ściana działowa 28 a druga ściana działowa 29 przebiega prostopadle do pierwszej ściany działowej 28. Dla lepszego zrozumienia budowy filtra pakiet 31 z węgla aktywnego jest pokazany jedynie w komorze 30. Węgiel aktywny w dolnym obszarze jest ograniczony od wykonanych w dnie obudowy 26 kanałów 33 przez element filtracyjny, w postaci włókniny filtracyjnej 32. W górnym obszarze obudowy 26 jest umieszczony element filtracyjny 34 w postaci pianki filtracyjnej, która przylega do łukowo ukształtowanych uchwytów dystansowych 36 pokrywy 7. W celu umożliwienia przepływu oparów paliwa do poszczególnych komór pomiędzy łukowo ukształtowanymi uchwytami dystansowymi 36 są wykonane kanały 35. W obszarach końcowych obudowy 26 z jednej strony jest usytuowane przyłącze 37 prowadzące do atmosfery, a z drugiej strony przyłącze 38 do połączenia ze zbiornikiem paliwa. Inny filtr z węglem aktywnym pokazuje fig. 3a i 3b. Obudowa 39, o wydłużonych pionowych ściankach, jest zaopatrzona w pokrywę 40, przy czym obudowa 39 i pokrywa 40 są również wykonane z tworzywa termoplastycznego i między sobą zespawane. Pokrywa 40 posiada kanały 41, przez które opary paliwa są kierowane z jednej komory do drugiej komory wypełnionej pakietem 42, 43 z węgla aktywnego. W dolnym obszarze obudowy 39 znajdują się przyłącza 37 prowadzące do atmosfery, zbiornika i rury ssącej silnika spalinowego, ogólnie oznaczone 37. Te przyłącza, jak pokazano na fig. 3b, przykładowo są zamocowane za pomocą spawania do obudowy 39. Jest także możliwe bezpośrednie wytwarzanie na obudowie 39 przyłączy 37 metodą wtryskową. Pianka filtracyjna 45 ze swojej strony ma pewną elastyczność, która wytwarza naprężenie wstępne na pakiet z węgla aktywnego i dzięki temu uniemożliwia jego ruch względny przy wstrząsach lub drganiach. W zależności od potrzeb są stosowane pakiety 22, 23, 24, 25, 42, 43 z węgla aktywnego o różnym stopniu porowatości. Chociaż na fig. 3a i 3b jest pokazany filtr z węglem aktywnym z dwiema komorami, to oczywiście istnieje możliwość powiększenia komór do czterech lub więcej. Pianka filtracyjna 34, 45 jest połączona z pokrywą 21, 27, 40 obudowy 10, 26, 39 przez środek do łączenia na stałe, korzystnie środek klejący lub rozpuszczający łączone materiały. Figury 3c do 3e przedstawiają różne usytuowania przyłączy w obudowie 39. Figura 3c pokazuje w pierwszej odmianie przyłącze 46 dla doprowadzania oparów paliwa, usytuowane w lewej komorze, które jest przyłączone do obudowy 39 złączem klipsowym. Przyłącze 46 jest zaopatrzone w pionową rurę 47, w której dolnym końcu jest umieszczony dodatkowy element filtracyjny 48, który również uniemożliwia wylot węgla aktywnego z pakietu 43. Uszczelnienie przyłącza 46 do obudowy 39 następuje przez uszczelkę pierścieniową 49. W prawej komorze znajduje się przyłącze 50 połączone z atmosferą, przyłączone złączem klipsowym do obudowy 39, ale bez dodatkowego uszczelnienia. W dolnym obszarze obudowy 39 jest widoczny element filtracyjny 44 w postaci włókniny filtracyjnej.

173 386 5 Druga odmiana zamocowania przyłącza jest pokazana na fig. 3d. Odróżnia się od wykonania według fig. 3c tylko tym, że przyłącze 46 jest zaopatrzone w element pokrywowy 51, który za pomocą spawania wibracyjnego jest przyspawany do obudowy 39. Także przyłącze 50 posiada element pokrywowy 52, który również jest połączony z obudową 39 za pomocą spawania wibracyjnego. Figura 3e przedstawia trzecią odmianę, w której wszystkie omówione wyżej przyłącza są usytuowane w jednej osłonie 53, która jest zamocowana przez spawanie wibracyjne do obudowy 39. Pakiety 42, 43 z węgla aktywnego wewnątrz obudowy 39 we wszystkich tych odmianach są przykryte w dolnym obszarze za pomocą elementu filtracyjnego 44 w postaci włókniny filtracyjnej, a w górnym obszarze za pomocą nie pokazanej pianki filtracyjnej. FIG. 2

173 386 FIO. 3a FIG. 3b

173 386 FIG. 3c FIG. 3d FIG. 3e

173 386 FIG. 1 FIG. 1a FIG. 1c FIG. 1b Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł