DE102017113258A1

DE102017113258A1 - Filter-zentralrohr mit standrohr und strömungsleitrippen

Info

Publication number: DE102017113258A1
Application number: DE102017113258.9A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey R. Ries; Bryant A. MORRIS; Samuel D. Oanes
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2017-12-21
Also published as: CN113509772A; CN113509772B

Abstract

Ein Zentralrohr (222, 322) zur Verwendung mit einem Filterelement (206) umfasst einen einstückigen Körper (274, 374), der ein Standrohr (246) aufweist, das eine Länge (L246) längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang (250) definiert, und eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen (254, 354), die am Standrohr (246) befestigt sind, wobei die Strömungsleitrippen (254, 354) längs des Standrohrs (246) axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle (256) zu definieren, wobei jede der Rippen (254, 354) ferner einen ersten Spalt (260, 360) zwischen der Rippe (254, 354) und dem Standrohr (246) begrenzt, wobei die Spalte (260, 360) zusammen einen ersten äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) definieren und das Standrohr (246) eine Rechteckform umgrenzt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Filterelemente zum Filtern eines Fluids unter Verwendung eines Filtermediums, das um ein Zentralrohr oder dergleichen gewickelt ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Zentralrohr für Filter, welches das Risiko von Lufteinschlüssen während eines Vorfüllens des Filters einschränkt.
Hintergrund
Filtersysteme und Filterelemente, die verwendet werden, um ein Fluid, wie etwa Kraftstoff zu filtern, sind in allen Bereichen, in denen Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, darunter Erdbewegungs-, Bau- und Bergbaumaschinen, wohlbekannt. Häufig wird ein Filtersystem bereitgestellt, das Wasser oder Schmutzstoffe vom Kraftstoff trennt, bevor er in die Kraftmaschine gelangt. Häufig wird als Teil dieses Systems ein Filterelement bereitgestellt, welches ein Filtermedium umfasst, das um ein Zentralrohr gewickelt ist. Die Konfiguration des Rohrs und des Filtermediums ist häufig im Wesentlichen kreisförmig oder zylindrisch.
Zum Beispiel veranschaulicht 1 ein Filtersystem 100 mit einem Grundkörper 102, einem Topf 104 und einem Filterelement 106. Der generelle Aufbau und die Verwendung eines Topffiltersystems sind dem Durchschnittsfachmann bekannt. Deshalb ist es nicht erforderlich, hier alle Einzelheiten des Aufbaus und der Verwendung des Topffiltersystems 100 zu erläutern. Das Topffiltersystem 100 kann verwendet werden, um Fluids, wie etwa Diesel oder Benzin oder andere Flüssigkraftstoffe, Schmieröl, Hydraulikflüssigkeit für hydraulische Antriebssysteme, Getriebeflüssigkeit oder sogar möglicherweise Ansaugluft für eine Kraftmaschine zu filtern. Außerdem kann das Topffiltersystem 100 als Kraftstoff/Wasser-Separator verwendet werden. Das Topffiltersystem 100 mit den hier beschriebenen Merkmalen konnte von einem Durchschnittsfachmann adaptiert werden, sodass es vielen verschiedenen Zwecken dient und sich für viele weitere Anwendungen eignet.
Der Grundkörper 102 weist einen Einlasskanal 108 für den Fluideinlass in das Filtersystem 100 und einen Auslasskanal 110 für den Fluideinlass aus dem Filtersystem 100 auf. Außerdem kann der Grundkörper 102 ein Grundkörpergewinde 112 aufweisen. Auch kann eine Befestigungsstruktur verwendet werden, die von einem Gewinde verschieden ist.
Der Topf 104 weist ein offenes Ende 114 und ein geschlossenes Ende 116 auf. An das offene Ende 114 grenzt ein Topfgewinde 118 an, das mit dem Grundkörpergewinde 112 in Eingriff gebracht werden kann, um den Topf 104 am Grundkörper 102 zu halten. Bei dem Gewinde handelt es sich um ein Beispiel für Eingreifstrukturen, die am Grundkörper 102 und am Topf 104 vorhanden sein können, um einen lösbaren Eingriff zu bilden. Wie für den Durchschnittsfachmann einsichtig sein wird, können andere Eingreifstrukturen verwendet werden.
Das Filterelement 106 kann viele verschiedene Formen annehmen, um sich für eine bestimmte Anwendung zu eignen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Filterelement 106 gut zum Filtern von Kraftstoff oder Schmieröl geeignet. Das Filterelement 106 kann ringförmig angeordnete Filtermedien 120 aufweisen, die einen durch das Zentralrohr 122 definierten Zentralbehälter an seinem Umfang umgeben. Die axialen Enden der Filtermedien 120 sind durch Endplatten oder -kappen dicht eingeschlossen. Die offene Endkappe 124 definiert ein axiales offenes Ende des Filterelements 106. Die offene Endkappe 124 wird als „offen” bezeichnet, weil sie eine Öffnung 126 aufweist, um Fluid aus dem Zentralbehälter, der durch das Zentralrohr 122 definiert ist, den Durchgang zum Auslasskanal 110 zu ermöglichen. Die geschlossene Endkappe 128 definiert ein axiales geschlossenes Ende des Filterelements 106 an seinem Bodenabschnitt. Die geschlossene Endkappe 128 wird als „geschlossen” bezeichnet, weil sie verhindert, dass Fluid von außerhalb des Filterelements 106, angrenzend an das axiale Ende der Filtermedien 120, ungefiltert in das Zentralrohr 122 strömt. Die offene Endkappe 124 und die geschlossene Endkappe 128 können jeweils durch Verschweißen, Klebstoffe usw. an das Zentralrohr 122 angefügt sein. Alternativ können einige oder alle von dem Zentralrohr 122, der offenen Endkappe 124 und der geschlossenen Endkappe 128 als einstückige Bauteile ausgeführt sein. Alternativ können sie aus mehreren Bauteilen gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die obere Kappe geschlossen sein, und die untere Kappe kann offen sein.
Fluid (durch Pfeile 134 symbolisiert), das zu filtern ist, tritt aus dem Einlasskanal 108 aus und strömt zu dem ringförmigen Hohlraum 130 zwischen dem Topf 104 und den Filtermedien 120. Anschließend gelangt das Fluid in und durch die Filtermedien 120 hindurch, dann durch die in 1 dieser Offenbarung gezeigten Perforationen 132 hindurch in das Zentralrohr 122. Durch die offene Endkappe 124 und die Öffnung 126 tritt das Fluid aus dem Zentralrohr 122 aus, in den Auslasskanal 110. Die offene Endkappe 124 und die geschlossene Endkappe 128 dienen dazu, die Fluidkanäle in die/aus den Filtermedien 120 zu definieren und zu verhindern, dass Fluid unter Umgehung der Filtermedien 120 direkt in den Auslasskanal 110 strömt.
Vorteilhafterweise können an jedem Filterelement 106 eine erste und zweite ringförmige Dichtung, 136 und 138, vorhanden sein, die ebenfalls dazu dienen, Fluiddurchlässe in das/aus dem Filterelement 106 zu definieren und abzudichten. Die offene Endkappe 124 kann um die Öffnung 126 herum und angrenzend an das axiale offene Ende des Filterelements 106 eine erste ringförmige Dichtung 136 aufweisen, die dazu dient, den Einlasskanal 108 vom Auslasskanal 110 abzuschotten. Die zweite ringförmige Dichtung 138, die einen größeren Durchmesser als die erste ringförmige Dichtung 136 aufweist, kann am Umfang um die offene Endkappe 124 herum ausgebildet sein, um die Abdichtung zwischen dem Topf 104 und dem Grundkörper 102 zu schaffen oder, mit anderen Worten, eine Dichtung bereitzustellen, die verhindert, dass Fluid, das sich im Einlasskanal 108 befindet, an der Verbindung zwischen Topf 104 und Grundkörper 102 austritt. Die erste und zweite ringförmige Dichtung 136, 138 können einstückig mit der offenen Endkappe 124 geformt sein oder mit Klebstoffen oder durch andere Verfahren, die allgemein bekannt sind, befestigt sein. Wenn die erste und zweite ringförmige Dichtung 136, 138 einstückig mit der offenen Endkappe 124 geformt oder Bestandteil der offenen Endkappe 124 sind, ist ein ordnungsgemäßer Austausch dieser Dichtungen sichergestellt, wenn das Filterelement in angemessenen Intervallen ausgetauscht wird. Andernfalls ist ein ordnungsgemäßer Austausch der Dichtungen in angemessenen Intervallen durch einen Techniker nicht sichergestellt, was ein Leckwerden des Systems oder ein Leckwerden innerhalb des Systems zur Folge haben könnte, wodurch es möglich wird, dass ungefiltertes Fluid das Filterelement 106 umströmt und es zu Verschmutzungen kommt.
Üblicherweise ist am Boden des Filtergehäuses ein Ablass 140 angeordnet, der mittels einer Art Gewindeverbindung geöffnet wird. Ansonsten bilden jedoch die Filterbaugruppe und die an die Filterbaugruppe angeschlossene Filterstrecke im Allgemeinen ein geschlossenes System. Ohne Belüftung, um ausströmendes Fluid und Verschmutzungen durch Luft zu ersetzen, strömen die Verschmutzungen entweder nicht aus dem Gehäuse heraus oder, wenn doch, verlassen sie den Ablass ineffizient in Schüben. Am Boden des Topfes 104 ist ein Ablassbehälter 142 bereitgestellt, in dem sich mit der Zeit Wasser oder andere Verschmutzungen ansammeln können. Irgendwann werden diese Substanzen durch den Ablass 140 aus dem Behälter abgelassen. Für jede der hier erörterten Ausführungsformen kann jeder allgemein bekannte oder erfundene Ablass verwendet werden.
Das Filterelement 106 kann eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweisen, die eine Längsachse L und eine Radialrichtung R definiert. Es sind auch andere Ausführungen möglich. Bevor ein Filterelement 106 an ein Filtersystem 100 angeschlossen wird, wird das Filterelement 106 üblicherweise vorgefüllt, indem etwas Fluid, wie etwa Kraftstoff, in das Filterelement 106 strömen gelassen wird. Entsprechend der Darstellung in 1 ist ein Füllschutz 144 bereitgestellt, der dazu dient, zu verhindern, dass ungefiltertes Fluid in das Zentralrohr 122 gelangt, was ermöglichen könnte, dass Fluid ungefiltert in die Kraftmaschine gelangt, nachdem das Filterelement 106 zum Filtersystem 100 hinzugefügt worden ist. Da es kein Standrohr gibt, kann Luft eindringen, durch die Filtermedien dringen, aus dem Filter austreten, bevor ein gewünschtes Fluid, wie etwa Kraftstoff, auch nur eine Chance hätte, durch die Filtermedien zu strömen. Diese Luftblase kann eine Pumpe oder die Kraftmaschine erreichen und beim Starten der Kraftmaschine Probleme bereiten.
2 zeigt eine andere Ausführung eines Zentralrohrs 122 mit einem Standrohr 146. Das Standrohr beseitigt das Problem des durch Luftblasen verursachten schlechten Starts, da die Luftblase in der Nähe des oberen Endes des ringförmigen Strömungsdurchgangs 148 neben dem Standrohr 146 eingeschlossen wird. Ein Nachteil der Ausführung des Zentralrohrs 122' von 2 ist, dass der Boden des Rohrs offen sein muss, da von unten ein Formkern eingeschoben wird, um den äußeren ringförmigen Strömungsdurchgang 148 zu bilden. Ähnlich wird bei der Herstellung des Zentralrohrs 122' mittels eines Spritzgießverfahrens ein weiterer Formkern von oben eingeschoben, um den inneren konischen Strömungsdurchgang 150 des Standrohrs 146 zu formen. Dies schränkt die Vielseitigkeit der Strukturen, die an den Enden des Zentralrohrs geformt werden können, ein und kann die Kompliziertheit des Formwerkzeugs und die Kosten über ein wünschenswertes Maß hinaus ansteigen lassen.
Kurzdarstellung der Offenbarung
Es wird ein Filterelement bereitgestellt, das eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweist und das eine Längsachse und eine Radialrichtung definiert. Das Filterelement umfasst ein Zentralrohr mit einer Länge längs der Längsachse, wobei das Zentralrohr ein Standrohr umfasst, das eine Länge längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang, der sich über den größten Teil der Länge des Zentralrohrs längs der Längsachse erstreckt, definiert, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen, die am Standrohr befestigt sind und sich davon erstrecken, wobei die Strömungsleitrippen axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle zu definieren, wobei jede der Rippen ferner einen Spalt zwischen der Rippe und dem Standrohr begrenzt, wobei die Spalte zusammen einen äußeren axialen Strömungsdurchgang definieren, der sich längs des Standrohrs erstreckt, wobei das Standrohr ferner mindestens einen radialen Strömungsdurchgang definiert, der in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang und dem zentralen Strömungsdurchgang ist, wobei das Standrohr und der äußere axiale Strömungsdurchgang längs des größten Teils der Länge des Standrohrs nicht miteinander in Fluidverbindung sind. Ein ringförmiges Filtermedium umgibt das Zentralrohr und den zentralen Strömungsdurchgang und ist mit den Strömungsleitrippen in Kontakt. Ein erstes offenes Endstück ist an das Zentralrohr angefügt und längs der Längsachse angeordnet, wobei das offene Endstück eine Öffnung aufweist, die ein Ausströmen von Fluid aus dem zentralen Strömungsdurchgang zur Außenseite des Filterelements ermöglicht; und ein zweites Endstück ist an das Zentralrohr, gegenüber dem offenen Endstück angefügt und längs der Längsachse angeordnet, wobei das zweite Endstück eine erste Endkappe umfasst.
Es wird ein Zentralrohr zur Verwendung mit einem Filterelement bereitgestellt. Das Zentralrohr umfasst einen einstückigen Körper mit einer im Grundsätzlichen zylindrischen Außenkonfiguration, die eine Längsachse, eine Radialrichtung und eine Länge längs der Längsachse, von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende, definiert, ein Standrohr, das eine Länge längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang, der sich über den größten Teil der Länge des Zentralrohrs längs der Längsachse erstreckt, definiert, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen, die am Standrohr befestigt sind, wobei die Strömungsleitrippen längs des Standrohrs axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle zu definieren, wobei jede der Rippen ferner einen ersten Spalt zwischen der Rippe und dem Standrohr begrenzt, wobei die Spalte zusammen einen ersten äußeren axialen Strömungsdurchgang definieren, der sich längs des größten Teils der Länge des Standrohrs ohne Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang des Standrohrs erstreckt, und wobei das Standrohr senkrecht zur Längsachse einen Querschnitt definiert, der eine Rechteckform aufweist, die einen inneren Umfang definiert, der den Durchflussquerschnitt des zentralen Strömungsdurchgangs umgrenzt.
Es wird ein Filtersystem bereitgestellt, umfassend einen Topf mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende, einen Grundkörper mit einem Einlasskanal, um einen Fluideinlass in das Topffiltersystem zu ermöglichen, und einem Auslasskanal, um einen Fluidauslass aus dem Topffiltersystem zu ermöglichen, und einer Befestigungsstruktur, um die Befestigung des Topfes zu ermöglichen, einen Ablass, der das geschlossene Ende des Topfes durchdringt und der eine Befestigungsstruktur aufweist, und ein Filterelement, das eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweist und das eine Längsachse und eine Radialrichtung definiert. Das Filterelement umfasst ein Zentralrohr mit einer Länge längs der Längsachse, wobei das Zentralrohr ein Standrohr umfasst, das eine Länge längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang, der sich über den größten Teil der Länge des Zentralrohrs längs der Längsachse erstreckt, definiert, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen, die am Standrohr befestigt sind und sich davon erstrecken, wobei die Strömungsleitrippen längs des Standrohrs axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle zu definieren, wobei jede der Rippen ferner einen ersten und zweiten Spalt zwischen den Rippen und dem Standrohr begrenzt, wobei die Spalte zusammen einen ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang definieren, die das Standrohr verlängern, wobei das Standrohr ferner mindestens einen radialen Strömungsdurchgang definiert, der in Fluidverbindung mit den äußeren axialen Strömungsdurchgängen und dem zentralen Strömungsdurchgang ist. Ein ringförmiges Filtermedium umgibt das Zentralrohr und den zentralen Strömungsdurchgang und ist mit den Strömungsleitrippen in Kontakt. Ein geschlossenes Endstück ist an das Zentralrohr gegenüber dem offenen Endstück angefügt und längs der Längsachse angeordnet, wobei das geschlossene Endstück eine Endkappe umfasst, wobei die Rippen für den ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang einen Durchflussquerschnitt definieren, der senkrecht zur Längsachse ist, und das Standrohr für den zentralen Strömungsdurchgang einen Durchflussquerschnitt definiert, der senkrecht zur Längsachse ist, wobei der Durchflussquerschnitt des ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgangs zusammengenommen dem Durchflussquerschnitt des zentralen Strömungsdurchgangs ungefähr gleich ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Filtersystems des Standes der Technik, das ein Zentralrohr ohne Standrohr verwendet.
2 ist eine Schnittansicht, von vorne, eines Filters mit einem Zentralrohr, das ein Standrohr gemäß einer Ausführungsform des Standes der Technik aufweist.
3 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Filtersystems, das ein Filter mit einem Zentralrohr verwendet, das ein Standrohr und Strömungsleitrippen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist.
4 ist eine perspektivische Ansicht, schräg von oben, des Zentralrohrs von 3, das aus dem Filter und dem Filtersystem von 3 ausgebaut dargestellt ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, schräg von unten, des Zentralrohrs von 4.
6 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Zentralrohrs mit einem Standrohr der vorliegenden Offenbarung, wobei die nach unten projizierten Durchflussquerschnitte veranschaulicht sind, die vom Zentralrohr außerhalb und innerhalb des Standrohrs bereitgestellt werden.
7 ist eine perspektivische Ansicht, schräg von unten, einer weiteren Ausführungsform eines Zentralrohrs mit einem Standrohr und anders ausgestalteten Strömungsleitrippen der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine perspektivische Schnittansicht, schräg von oben, des Zentralrohrs von 7.
9 ist eine Teildraufsicht auf ein Formwerkzeug, wobei zwei Kerne gezeigt sind, die Bestandteil zweier Formhälften sind, welche die Rippe, das Standrohr und den Spalt dazwischen formen, wobei die Formkerne mit unterschiedlicher Schraffur dargestellt sind und die Überlappung dieser Muster zeigt, wo eine angeschrägte Absperrung zwischen den zwei Formkernen die Spalte bildet.
10 ist eine Teildraufsicht auf das Formwerkzeug von 9, wobei die Formkerne außer Eingriff sind.
11 ist eine perspektivische Teilansicht der Formkerne von 10, wobei veranschaulicht ist, wie die Vorsprünge des einen Formkerns sich in einen Schlitz des anderen Formkerns einfügen, während sie außerdem mit einer Oberfläche des anderen Formkerns eine Absperrung bilden, wodurch die Spalte zwischen dem Standrohr und der Rippe angeordnet werden.
12 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie 12-12 von 9 und zeigt deutlicher die angeschrägte Absperrung und die Hohlräume der Rippe, die durch die beiden Formkernen gebildet werden.
Ausführliche Beschreibung
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen der Offenbarung eingegangen, wofür Beispiele in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind. Soweit möglich werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile überall in der Zeichnung gleiche Bezugszeichen verwendet. In einigen Fällen wird in dieser Beschreibung eine Bezugszahl angegeben, während die Zeichnung die Bezugszahl, gefolgt von einem Buchstaben, beispielsweise 100a, 100b oder einer zusätzlichen Kennzeichnung wie etwa 100', 100'' usw. zeigt. Es versteht sich jedoch, dass die Verwendung von Buchstaben oder zusätzlichen Kennzeichnungen unmittelbar nach einer Bezugszahl angibt, dass diese Teile in ähnlicher Weise ausgebildet sind und eine ähnliche Funktion haben, wie dies oftmals bei einer Spiegelung der Geometrie an einer Symmetrieebene der Fall ist. Um die Erläuterung in dieser Beschreibung einfach zu halten, sind hier Buchstaben oder zusätzliche Kennzeichnungen häufig weggelassen, können jedoch in der Zeichnung dargestellt sein, um ein wiederholtes Auftreten von im Rahmen dieser Beschreibung erörterten Merkmalen bzw. Teilen anzugeben.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Zentralrohr mit einem Standrohr und sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen bereit, die einen zentralen Strömungsdurchgang und einen äußeren axialen Strömungsdurchgang schaffen, die nur in Bodennähe des Zentralrohrs in Fluidverbindung sind. Ein Filterelement, das solch ein Zentralrohr aufweist, neigt weniger zu Lufteinschlüssen, die während eines Vorfüllens entstehen können. Außerdem kann das Standrohr rechtwinklig ausgeführt sein, wodurch die Kompliziertheit des Formwerkzeugs verringert und die Bildung von geschlossenen Endstücken am Zentralrohr ermöglicht wird.
Nun zu 3: Die Figur veranschaulicht ein Filtersystem 200 mit einem Grundkörper 202, einem Topf 204 und einem Filterelement 206. Der generelle Aufbau und die Verwendung eines Topffiltersystems sind dem Durchschnittsfachmann bekannt. Deshalb brauchen die Einzelheiten des Aufbaus und der Verwendung des Topffiltersystems 200 hier nicht erläutert werden. Das Topffiltersystem 200 kann verwendet werden, um Fluids, wie etwa Diesel oder Benzin oder andere Flüssigkraftstoffe, Schmieröl, Hydraulikflüssigkeit für hydraulische Antriebssysteme, Getriebeflüssigkeit oder sogar möglicherweise Ansaugluft für eine Kraftmaschine zu filtern. Außerdem kann das Filtersystem 200 als Kraftstoff/Wasser-Separator verwendet werden. Das Filtersystem 200 mit den hier beschriebenen Merkmalen könnte von einem Durchschnittsfachmann adaptiert werden, sodass es vielen verschiedenen Zwecken dient und sich für viele weitere Anwendungen eignet.
Der Grundkörper 202 weist einen Einlasskanal 208 für den Fluideinlass in das Filtersystem 200 und einen Auslasskanal 210 für den Fluideinlass aus dem Filtersystem 200 auf. Außerdem kann der Grundkörper 202 ein Grundkörpergewinde 212 aufweisen. Auch kann eine Befestigungsstruktur verwendet werden, die von einem Gewinde verschieden ist.
Der Topf 204 weist ein offenes Ende 214 und ein geschlossenes Ende 216 auf. An das offene Ende 214 grenzt ein Topfgewinde 218 an, das mit dem Grundkörpergewinde 212 in Eingriff gebracht werden kann, um den Topf 204 am Grundkörper 202 zu halten. Bei dem Gewinde handelt es sich um ein Beispiel für Eingreifstrukturen, welche am Grundkörper 202 und am Topf 204 vorhanden sein können, um einen lösbaren Eingriff zu bilden. Wie für den Durchschnittsfachmann einsichtig sein wird, können andere Eingreifstrukturen verwendet werden.
Das Filterelement 206 kann viele verschiedene Formen annehmen, um sich für eine bestimmte Anwendung zu eignen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Filterelement 206 gut zum Filtern von Kraftstoff oder Schmieröl geeignet. Das Filterelement 206 kann ringförmig angeordnete Filtermedien 220 aufweisen, die einen durch das Zentralrohr 222 definierten zentralen Strömungsdurchgang 250 am Umfang umgeben. Die axialen Enden der Filtermedien 220 sind durch Endplatten oder -kappen dicht eingeschlossen. Die offenen Endkappe 224 definiert ein axiales offenes Ende des Filterelements 206. Die offene Endkappe 224 wird als „offen” bezeichnet, weil sie eine Öffnung 226 aufweist, um Fluid aus dem Zentralbehälter, der durch das Zentralrohr 222 definiert ist, den Durchgang zum Auslasskanal 210 zu ermöglichen. Die geschlossene Endkappe 228 definiert ein axiales geschlossenes Ende des Filterelements 206 an seinem Bodenabschnitt. Die geschlossene Endkappe 228 wird als „geschlossen” bezeichnet, weil sie verhindert, dass Fluid von außerhalb des Filterelements 206, angrenzend an das axiale Ende der Filtermedien 220, ungefiltert in das Zentralrohr 222 strömt. Die offene Endkappe 224 und die geschlossene Endkappe 228 können jeweils durch Verschweißen, Klebstoffe usw. an das Zentralrohr 222 angefügt sein. Alternativ können einige oder alle von dem Zentralrohr 222, der offenen Endkappe 224 und der geschlossenen Endkappe 228 als einstückige Bauteile ausgeführt sein. Alternativ können sie aus mehreren Bauteilen gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die obere Kappe geschlossen sein, und die untere Kappe kann offen sein.
Fluid (durch Pfeile 234 symbolisiert), das zu filtern ist, tritt aus dem Einlasskanal 208 aus und strömt zu dem ringförmigen Hohlraum 230 zwischen dem Topf 204 und den Filtermedien 220. Anschließend gelangt das Fluid in und durch Filtermedien 220 hindurch, dann in einen radialen Strömungskanal 256, definiert durch eine oder mehrere sich radial erstreckende Strömungsleitrippen 254, die an einem Standrohr 246 des Zentralrohrs 222 befestigt sind und mit den Filtermedien 220 in Kontakt sind und die während der Herstellung und des Gebrauchs die Medien abstützen. Das Fluid strömt dann die axialen Strömungsdurchgänge 248 nach unten, bis es den Boden erreicht, und gelangt durch einen sich radial erstreckenden Strömungsdurchgang 252 des Standrohrs 246 und in den zentralen Strömungsdurchgang 250 des Standrohrs 246. Dann strömt das Fluid den zentralen Strömungsdurchgang 250 nach oben und tritt durch die offene Endkappe 224 und die Öffnung 226 aus dem Zentralrohr 222 aus, in den Auslasskanal 210. Die offene Endkappe 224 und die geschlossene Endkappe 228 dienen dazu, die Fluidkanäle in die/aus den Filtermedien 220 zu definieren und zu verhindern, dass Fluid unter Umgehung der Filtermedien 220 direkt in den Auslasskanal 210 strömt.
Vorteilhafterweise können an jedem Filterelement 206 eine erste und zweite ringförmige Dichtung, 236 und 238, vorhanden sein, die ebenfalls dazu dienen, Fluiddurchlässe in das/aus dem Filterelement 206 zu definieren und abzudichten. Die offene Endkappe 224 kann um die Öffnung 226 herum und angrenzend an das axiale offene Ende des Filterelements 206 eine erste ringförmige Dichtung 236 aufweisen, die dazu dient, den Einlasskanal 208 vom Auslasskanal 210 abzuschotten. Die zweite ringförmige Dichtung 238, die einen größeren Durchmesser als die erste ringförmige Dichtung 236 aufweist, kann am Umfang um die offene Endkappe 224 herum ausgebildet sein, um die Abdichtung zwischen dem Topf 204 und dem Grundkörper 202 zu schaffen oder, mit anderen Worten, eine Dichtung bereitzustellen, die verhindert, dass Fluid, das sich im Einlasskanal 208 befindet, an der Verbindung zwischen Topf 204 und Grundkörper 202 austritt. Die erste und zweite ringförmige Dichtung 236, 238 können einstückig mit der offenen Endkappe 224 geformt sein oder mit Klebstoffen oder durch andere Verfahren, die allgemein bekannt sind, befestigt sein. Wenn die erste und zweite ringförmige Dichtung 236, 238 einstückig mit der offenen Endkappe 224 geformt oder Bestandteil der offenen Endkappe 124 sind, ist ein ordnungsgemäßer Austausch dieser Dichtungen sichergestellt, wenn das Filterelement in angemessenen Intervallen ausgetauscht wird. Andernfalls ist ein ordnungsgemäßer Austausch der Dichtungen in angemessenen Intervallen durch einen Techniker nicht sichergestellt, was ein Leckwerden des Systems oder ein Leckwerden innerhalb des Systems zur Folge haben könnte, wodurch es möglich wird, dass ungefiltertes Fluid das Filterelement 206 umströmt und es zu Verschmutzungen kommt.
Üblicherweise ist am Boden des Filtergehäuses ein Ablass 240 angeordnet, der mittels einer Art Gewindeverbindung geöffnet wird. Ansonsten bilden jedoch die Filterbaugruppe und die an die Filterbaugruppe angeschlossene Filterstrecke im Allgemeinen ein geschlossenes System. Ohne Belüftung, um ausströmendes Fluid und Verschmutzungen durch Luft zu ersetzen, strömen die Verschmutzungen entweder nicht aus dem Gehäuse heraus oder, wenn doch, verlassen sie den Ablass ineffizient in Schüben. Am Boden des Topfes 104 ist ein Ablassbehälter 242 bereitgestellt, in dem sich mit der Zeit Wasser oder andere Verschmutzungen ansammeln können. Irgendwann werden diese Substanzen durch den Ablass 240 aus dem Behälter abgelassen. Für jede der hier erörterten Ausführungsformen kann jeder allgemein bekannte oder erfundene Ablass verwendet werden. Aus Gründen, die hier bereits dargelegt wurden, dient entsprechend der Darstellung der Füllschutz 244 dazu zu verhindern, dass ungefiltertes Fluid in den zentralen Strömungsdurchgang 250 gelangt.
Unter Bezugnahme auf 3 wird im Folgenden ein Filtersystem 200, 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das Filtersystem 200, 300 kann einen Topf 204 umfassen, der ein offenes Ende 214 und ein geschlossenes Ende 216, einen Ablass 240, der das geschlossene Ende 216 des Topfes 204 durchdringt und der eine Befestigungsstruktur 258 aufweist, und ein Filterelement 206, das eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweist und das eine Längsachse L und eine Radialrichtung R definiert, aufweist.
Wie am besten aus 4 und 7 in Verbindung mit 3 ersichtlich ist, kann das Filterelement 206 umfassen: ein Zentralrohr 222, 322, das längs der Längsachse L eine Länge L222, L322 (siehe 4 und 7) definiert und das ein Standrohr 246, das längs der Längsachse L eine Länge L246 definiert, und einen zentralen Strömungsdurchgang 250, der sich über den größten Teil der Länge L222, L322 des Zentralrohrs 222, 322 längs der Längsachse L erstreckt, aufweist, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen 254, 354, die am Standrohr 246 befestigt sind, sodass radiale Strömungskanäle 256 definiert werden, wobei jede der Rippen 254, 354 ferner einen ersten und zweiten Spalt 260, 360, 262, 362 begrenzt, die einen ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 348 definieren, die sich längs des größten Teils der Länge L246 des Standrohrs 246 ohne Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang 250 erstrecken. Ferner definiert das Standrohr 246 mindestens einen radialen Strömungsdurchgang 252, der in Fluidverbindung mit den äußeren axialen Strömungsdurchgängen 248, 348 und dem zentralen Strömungsdurchgang 250 ist.
Mit dem Augenmerk nur auf 3: Das ringförmige Filtermedium 220 umgibt das Zentralrohr 222, 322 und den zentralen Strömungsdurchgang 250 und ist mit den Strömungsleitrippen 254, 354 in Kontakt. Ein geschlossenes Endstück ist an das Zentralrohr 222, 322 gegenüber dem offenen Endstück angefügt und längs der Längsachse L angeordnet, wobei das geschlossene Endstück eine Endkappe 216 umfasst. Das heißt, die erste Endkappe ist geschlossen, wodurch verhindert wird, dass durch das zweite Ende des Filterelements Fluid aus dem Filterelement ausströmt. Die Rippen 254, 354 definieren für den ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 348 einen Durchflussquerschnitt 264, 364 (in 6 durch Schraffur dargestellt), der senkrecht zur Längsachse L ist, und das Standrohr 222, 322 definiert für den zentralen Strömungsdurchgang 250 einen Durchflussquerschnitt 266 (in 6 durch Schraffur dargestellt), der senkrecht zur Längsachse L ist, wobei der Durchflussquerschnitt 264, 364 des ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgangs zusammengenommen dem Durchflussquerschnitt 266 des zentralen Strömungsdurchgangs ungefähr gleich ist. Das Verhältnis der Durchflussquerschnitte wird nachher mit Bezug auf 6 ausführlicher erörtert. Es wird in Erwägung gezogen, dass das Verhältnis der Durchflussquerschnitte wie erforderlich oder wie gewünscht verändert werden kann, sodass sie nicht ungefähr gleich sein müssen usw.
Das Filtersystem 200, 300 von 3 umfasst ferner einen Grundkörper 202 mit einem Einlasskanal 208, um einen Fluideinlass in das Topffiltersystem zu ermöglichen, und einem Auslasskanal 210, um einen Fluidauslass aus dem Topffiltersystem zu ermöglichen, und einer Befestigungsstruktur 212, 218, um die Befestigung des Topfes 204 zu ermöglichen. Ferner kann das Filterelement 206 eine zweite Endkappe 224 umfassen, die an das Zentralrohr 222, 322 angefügt ist und dafür eingerichtet ist, einen Strom aus dem zentralen Strömungsdurchgang 250 zur Außenseite des Filterelements 206 zu ermöglichen.
Bei den besonderen Ausführungsformen, die in 3, 4 und 7 gezeigt sind, weist das Standrohr 246 eine rechtwinklige Konfiguration auf, jedoch könnte diese Gestalt wie gewünscht oder wie erforderlich verändert werden, wie nachher erörtert wird. Außerdem kann die Länge L268 des Standrohrs 246, die nicht mit dem axialen Strömungsdurchgang 248, 348 in Fluidverbindung ist, längs der Längsachse L gemessen 60 bis 80% der Länge L246 des Standrohrs betragen und kann 70% nahekommen. Entsprechend kann die Länge L246 des Standrohrs 60 bis 90% der Gesamtlänge L222, L322 des Zentralrohrs betragen und kann 80% nahekommen. Bei weiteren Ausführungsformen können alle diese Längen oder Verhältnisse wie erforderlich oder wie gewünscht verändert werden.
Nun zu 4, 5, 7 und 8: Das Filterelement 206 von 3 kann ein Zentralrohr 222, 322 umfassen, das die folgenden Merkmale aufweist: Der radiale Strömungsdurchgang 252, der durch das Standrohr 246 definiert wird, kann in Fluidverbindung mit einem radialen Strömungskanal 256 sein, der zumindest teilweise durch eine Strömungsleitrippe 254, 354 begrenzt wird (siehe beispielsweise in 4, 5, 7 und 8 den untersten Strömungsdurchgang) und der in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 348 ist.
Nun zu 6: Das Standrohr 246 definiert senkrecht zur Längsachse L einen Querschnitt 270, der nichtkreisförmig ist. Der Querschnitt 270 ist rechteckförmig, mit einem inneren Umfang 272, der den Durchflussquerschnitt 266 des zentralen Strömungsdurchgangs 250 umgrenzt. Die Vielzahl von Rippen definiert senkrecht zur Längsachse L, einen Durchflussquerschnitt 264, 364 des äußeren axialen Strömungsdurchgangs 248, 348, der durch Projizieren sämtlicher Kanten, welche die den Strömungsdurchgang 248, 348 bildenden Spalte 260, 262, 360, 362 begrenzen, auf eine Radialebene entsteht. Dieser Durchflussquerschnitt 264 auf jeder Seite des Standrohrs ist mindestens die Hälfte des Durchflussquerschnitts 266 des zentralen Strömungsdurchgangs 250. Mit anderen Worten, jede der Rippen 254, 354 begrenzt jeweils einen zweiten Spalt 262, 362, der einen zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang 248', 348' definiert, der dem ersten axialen Strömungsdurchgang 248, 348 ähnlich gestaltet ist und den gleichen Durchflussquerschnitt aufweist, wobei der Gesamtdurchflussquerschnitt 264, 364 der äußeren axialen Strömungsdurchgänge 248, 348 dem Durchflussquerschnitt 266 des zentralen Strömungsdurchgangs 250 ungefähr gleich ist. In einigen Ausführungsformen kann der Durchflussquerschnitt 264, 364 175 mm² betragen und der Durchflussquerschnitt kann 185 mm² betragen. Dementsprechend bedeutet ungefähr gleich, dass die Abweichungen voneinander innerhalb von 10% liegen. Diese Durchflussquerschnitte und ihr Verhältnis können wie erforderlich oder wie gewünscht verändert werden.
Nun wieder unter Bezugnahme auf 4, 5, 7 und 8: In bestimmten Ausführungsformen kann das Zentralrohr 222, 322 einen einstückigen Körper 274, 374 umfassen, der eine im Grundsätzlichen zylindrische Außenkonfiguration definiert, die eine Längsachse L, eine Radialrichtung R und eine Länge L222, L322 längs der Längsachse L, von einem ersten Ende 276 bis zu einem zweiten Ende 278, definiert. Ferner definiert das Standrohr 246 mindestens einen radialen Strömungsdurchgang 252, der in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 348 und dem zentralen Strömungsdurchgang 250 ist. Bei der besonderen Ausführungsform, die in diesen Figuren gezeigt ist, ist der radiale Strömungsdurchgang 252 des Standrohrs 246 in direkter Verbindung mit einem radialen Strömungskanal 256, der zumindest teilweise durch eine Strömungsleitrippe 254, 354 begrenzt wird und in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) ist. In anderen Ausführungsformen kann der radiale Strömungsdurchgang des Standrohrs in direkter Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang sein. Das heißt, die radialen Strömungsdurchgänge des Standrohrs können um 90° um die Längsachse L gedreht sein.
Jede der Vielzahl von Rippen 254, 354 weist zumindest teilweise eine im Grundsätzlichen ringförmige Gestalt auf, und das Standrohr 246 weist eine erste, zweite, dritte und vierte Seite 280, 282, 284, 286 auf, die durch die Rechteckform des Standrohrs 246 definiert sind, und eine Vielzahl 288, 388 von Rippen 254, 354, beispielsweise jede zweite Rippe längs der Längsachse L, kann sich von der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 aus erstrecken und von der zweiten Seite 282 des Standrohrs 246 beabstandet sein, wodurch der erste Spalt 260, 360 begrenzt wird, der den äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 348 definiert. Die Vielzahl 288, 388 der Rippen kann von der dritten Seite 284 des Standrohrs 246, auf der Seite des Standrohrs 246, die der zweiten Seite 282 gegenüberliegt, beabstandet sein, wodurch ein zweiter Spalt 262, 362 definiert wird, der einen zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang 248', 348' definiert.
Mit Bezug auf 4 und 5: Die Vielzahl 288 der Rippen ist an der vierten Seite 286, gegenüber der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 befestigt, sodass der Umfang der Spalte 260, 262, welche den ersten und zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang 248, 248' bilden, geschlossen ist. Hingegen weist in 7 und 8 die Vielzahl 388 von Rippen einen Rippenabschnitt 390 auf, der nicht mit dem Rest der Rippe in Verbindung steht. Folglich weisen die Spalte 360, 362 nicht-geschlossene Umfangslinien auf.
Zurück zu 4 und 5: Jede der Vielzahl 288 von Rippen 254 weist ein erstes Niveau 290 und ein zweites Niveau 292 auf (am besten in 4 und 5 bei der von oben zweiten Rippe zu sehen), wobei das erste Niveau 290 sich von der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 erstreckt und das zweite Niveau 292 sich von der vierten Seite 286 des Standrohrs 246 um die zweite und dritte Seite 282, 284 herum erstreckt, um mit dem ersten Niveau 290 zusammenzukommen, wobei zwischen dem ersten und zweiten Niveau 290, 292 eine erste Stufe 294 entsteht. Jede der Vielzahl 288 von Rippen 254 weist ein drittes Niveau 296 auf, das sich von der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 aus erstreckt, das erste Niveau 290 in zwei Abschnitte teilt und zwischen dem ersten und dritten Niveau 294, 296 eine zweite Stufe 298 entstehen lässt. Dieses dritte Niveau 296 ist eine optionale Entwurfswahl und kann bei anderen Ausführungsformen entfallen. Die erste Stufe 294 definiert eine ebene Fläche, die koplanar mit der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 ist. Jede der Rippen ist folglich ähnlich gestaltet, nur ist die räumliche Anordnung einer Rippe im Vergleich zur längs der Längsachse L benachbarten Rippe um 180° gedreht. Diese abwechselnde Anordnung von Rippen ist auch bei der Ausführungsform des in 7 und 8 gezeigten Zentralrohrs 322 vorhanden.
Bei den beiden Ausführungsformen in 4, 5, 7 und 8 kann das Zentralrohr 222, 322 ferner einen ersten napfartigen Teil 299, 399 aufweisen, der am ersten Ende 276 am Standrohr 246 befestigt ist, und einen zweiten napfartigen Teil 299', 399', der am zweiten Ende 278 am Standrohr 246 befestigt ist, wobei mindestens ein napfartiger Teil 299, 399, 299', 399' eine Höhlung 297, 397 umgrenzt, die in Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang 250 ist.
Bei einigen, jedoch nicht allen Ausführungsformen, wie etwa bei der in 7 und 8 gezeigten, umgrenzt der andere napfartige Teil 399' eine Höhlung 397', die ohne Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang 250 ist. Es ist ersichtlich, dass dieser napfartige Teil 399' ohne Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang 250 eine ringförmige Wand 395 aufweist, die im Innern der Höhlung 397' des Napfs angeordnet ist und ein Innengewinde 393 aufweist. Zwischen der Ringwand 395 und dem Rest des Napfs ist eine Lufttasche 391 eingeschlossen, während der Innenbereich der Ringwand mit dem Gewinde eine Befestigungstasche 389 definiert. Es wird in Erwägung gezogen, dass bei anderen Ausführungsformen die Befestigungstasche und die Lufttasche durch die Endkappe definiert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
In der Praxis kann eine Maschine mit irgendeiner der Ausführungsformen eines Filtersystems 200, 300, des Filterelements 206 oder des Zentralrohrs 222, 322, wie hier beschrieben, veräußert oder umgerüstet werden.
Das Zentralrohr 222, 322 kann als einteiliges oder einstückiges Teil spritzgegossen werden. Wegen der abwechselnden Anordnung und Orientierung der Rippen 254, 354 können ähnlich gestaltete Formkerne, die die Rippen formen, in einem alternierenden Muster angeordnet sein und in Richtungen, die senkrecht zur ersten Seite 280 oder vierten Seite 286 des Standrohrs 246 sind, aufeinander zu kommen und ineinandergreifen. Bei Verwendung einer rechtwinkligen Konfiguration des Standrohrs entfällt eine Hinterschneidung, die extrem schwer zu entformen wäre, und die Tatsache, dass die erste Stufe 294 koplanar mit der ersten Seite 280 des Standrohrs 246 ist, ermöglicht ein Entformen der Rippen 254, 354 unter Verwendung eines Geradeaus-Kernzugs, ohne die Notwendigkeit komplizierter Formteilungen und dergleichen. Es wird in Erwägung gezogen, dass andere nichtkreisförmige Konfigurationen verwendet werden können, vorausgesetzt, sie führen nicht zu einer Hinterschneidung.
Für eine bessere Erläuterung des einzigartigen Nutzens aus der in 4 und 5 bildlich dargestellten Geometrie des Zentralrohrs 222 zeigen 9 bis 11 das Formwerkzeug eines Exemplars einer Rippe 254, des Standrohrabschnitts 246 und des Spalts 260, 262 dazwischen. Es versteht sich, dass ein Formwerkzeug, welches das alternierende Muster von Rippen und Spalten von 4 und 5 herstellt, eigentlich eine Vielzahl von Sätzen Formkerne umfasst, die nun beschrieben werden und bei denen jeweils die Richtung wechselt, in welche sie längs der Längsachse des Standrohrs gewandt sind.
9 zeigt einen ersten oder unteren Formkern 400, der zwei dünne Vorsprünge 402 aufweist, die dazu dienen, die zwischen der Rippe 254 und dem Standrohr 246 angeordneten Spalte 260, 262 zu formen. Die Ausdehnung des unteren Formkerns 400 ist unter Verwendung einer ersten Schraffur dargestellt, die in 9 von rechts unten nach links oben verläuft. Der zweite oder obere Formkern 404 weist zwei dickere Vorsprünge 406 auf, wovon ein Abschnitt dazu dient, die zwischen der Rippe 254 und dem Standrohr 246 angeordneten Spalte 260, 262 zu formen. Die Ausdehnung des oberen Formkerns 404 ist unter Verwendung einer zweiten Schraffur dargestellt, die von rechts oben nach links unten verläuft. Die Bereiche, in denen diese Muster überlappen, geben eine angeschrägte Absperrung 408 an, die von den Vorsprüngen 404, 406 der Formkerne 400, 404 gebildet wird, um die auf beiden Seiten des Standrohrs 246 angeordneten Spalte 260, 262 zu bilden. Außerdem ist ein drittes Schraffurmuster vorhanden, das Flächen 412 angibt, die eine Hinterschneidung bilden würden, wenn bei dem Standrohr 246 eine kreisförmige Kontur 410 verwendet werden würde.
Es sollte beachtet werden, dass der Formkern, der den Innenraum des Standrohrs 246 formt und der das Negativbild des zentralen Strömungsdurchgangs 250 wäre, der Klarheit wegen weggelassen worden ist. Dieser Formkern würde unter Verwendung eines Rückzugsmechanismus wie etwa eines seitlich wirkenden Werkzeugs oder dergleichen bewegt werden. Wenn am anderen Ende des Zentralrohrs 222 das Innengewinde 393 und die Lufttasche 391 geformt werden, würden diese wahrscheinlich unter Verwendung eines Mechanismus zum Herausdrehen, einer seitlichen Einwirkung oder eines anderen Mechanismus zum Beseitigen der Hinterschneidung, bevor das Teil aus dem Formwerkzeug ausgeworfen wird, gebildet werden.
Zurück zu 9: Wenn das Formwerkzeug geschlossen wird oder wenn die Formkerne 400, 404 sich auf andere Weise näher kommen, durch Pfeile 414 angegeben, entsteht die gewünschte Geometrie des Zentralrohrs 222 durch die Hohlräume, die in den Formkernen ausgebildet sind, und die angeschrägte Absperrung 408 zwischen den Vorsprüngen 402, 406 der Formkerne 400, 404. Der Kunststoff wird dann in den Hohlraum gespritzt, bis er abkühlt und das Teil fest genug geworden ist, um seinen Auswurf aus dem Formwerkzeug zuzulassen. Dann wird das Formwerkzeug geöffnet oder die Formkerne 400, 404 werden auf andere Weise außer Eingriff gebracht, durch Pfeile 416 angegeben. Wenn in der Richtung des Außer-Eingriff-Bringens eine Hinterschneidung vorhanden ist, dann werden die Formkerne zwangsläufig das Standrohr 246 aufschlitzen oder anderweitig beschädigen, was nicht wünschenswert ist. Wenn beispielsweise die obere Hinterschneidung 412 vom unteren Formkern 400 geformt werden würde, wie in dem Fall, in dem gewünscht wäre, eine angeschrägte Absperrung 408 zu bilden, um die Schlitze 260, 262 herzustellen, dann würde diese Fläche beim Öffnen des Formwerkzeugs beschädigt werden. Wenn die untere Hinterschneidung 412' vorn oberen Formkern 404 geformt werden würde, wie in dem Fall, in dem gewünscht wäre, eine angeschrägte Absperrung 408 zu bilden, um die Schlitze 260, 262 herzustellen, dann würde diese Fläche beim Öffnen des Formwerkzeugs beschädigt werden.
Umgekehrt, wie am besten in 9 und 10 zu sehen ist, wenn der halbkreisförmige Abschnitt 412 von einem Abschnitt des Formkerns geformt werden würde, der sich am unteren Formkern 400 befindet, würden am unteren Formkern 400 zugeschärfte Kanten 424 benötigt werden, die am gegenüberliegenden Formkern 406 absperren. Diese zugeschärften Kanten 424 würden von Natur aus eine geringe Festigkeit aufweisen und während des Formens schnell brechen, was Formwerkzeug-Ausfallzeiten und eine Formwerkzeug-Reparatur zur Folge hätte wie auch möglicherweise verworfene Kunststoffteile, nämlich aufgrund von Beschädigungen, wie etwa Reißen und Verschrammen des Kunststoffteils, die beim Öffnen des Formwerkzeugs infolge von Verformungen der zugeschärften Kanten 424 auftreten können.
Da das Standrohr 246 stattdessen eine rechtwinklige Kontur aufweist, werden keine solchen Hinterschneidungen oder zugeschärften Kanten geformt, was den Geradeauszug der Formkerne 400, 404 ohne Beschädigung des Standrohrs 246 ermöglicht, während die Spalte 260, 262 zwischen der Rippe 254 und dem Standrohr 246 weiterhin während der Einspritzphase des Prozesses geformt werden, ohne eine häufige Formwerkzeugreparatur zu riskieren. 10 veranschaulicht auch, wo durch die Vorsprünge 402, 406 Hinterschneidungsbereiche 412 gebildet werden würden, wenn eine kreisförmige Kontur 410 verwendet werden würde.
10 und 11 zeigen die Formkerne 400, 404 oder -hälften in einer Anordnung, bei der sie außer Eingriff sind. Wie am besten in 11 zu sehen ist, wird die Oberseite 418 der dünnen Vorsprünge 402 des unteren Formkerns 400 an der Oberseite 420 der komplementär gestalteten Aussparung 422 des oberen Formkerns 404 absperren, wodurch die Spalte 260, 262 gebildet werden, die zwischen dem Standrohr 246 und der Rippe 254 angeordnet sind.
12 zeigt die angeschrägte Absperrung 408 zwischen den Vorsprüngen 402, 406 der Formkerne 400, 404 am deutlichsten. Wie gezeigt, ist die angeschrägte Absperrung 408 zwischen den Kernen 400, 404 unter einem Winkel von fünf Grad, der ermöglicht, die Formkerne 400, 404 problemlos und mit der richtigen Ausrichtung miteinander in Eingriff und außer Eingriff zu bringen (Richtungen 414, 416). Diese angeschrägte Absperrung 408 ermöglicht, die Spalte 260 der Rippe 254 (in 4 und 5 besser zu sehen) zu formen, ohne eine Hinterschneidung zu bilden. Die Hohlräume, die das erste und zweite Niveau 290, 292 wie auch die erste Stufe 294 der Rippe 254 bilden, sind ebenfalls deutlich zu sehen.
Wie nachzuvollziehen ist, kann die Gestalt der verschiedenen Elemente, die mittels der Formkerne hergestellt werden, von jeder bekannten, rein geometrischen Gestalt verschieden sein. Beispielsweise könnte die rechtwinklige Konfiguration des Standrohrs genau genommen eine alternierende Reihe von Trapezformen umfassen, die einer rechtwinkligen Konfiguration nahekommen, nämlich wegen Entformungsschrägen, die in umgekehrter Form gegeneinanderstehen, für ein Entformen von einer Seite des Formwerkzeugs zur anderen. Dementsprechend sollte bei der Betrachtung irgendwelcher hier erörterten Ausführungsformen, die Ansprüche eingeschlossen, jede Gestalt, die innerhalb von 10% Abweichung von einer rein geometrischen Gestalt ist, als diese Gestalt aufweisend angesehen werden. Im Fall eines Rechtecks sollte jede Kombination trapezförmiger Konfigurationen, die von einer rein rechtwinkligen Konfiguration um weniger als 10 Grad abweicht, als rechtwinklig angesehen werden.
Nach der Herstellung des Zentralrohrs 222, 322 können die Filtermedien 230 um das Zentralrohr gewickelt werden, und das Filterelement 206 kann in allgemein bekannten Weise zusammengebaut werden. Die Rippen 254, 354 und der Gesamtaufbau des Zentralrohrs 222, 322 sorgen für die erforderliche Formbeständigkeit und die Erfüllung der an das Filterelement gestellten Anforderungen an ein Fluidmanagement.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Filterelement 206 bereitgestellt werden, das mit einem selbstentlüftenden Ablass verwendet wird. Das Filterelement 206 kann eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweisen, die eine Längsachse L und eine Radialrichtung R definiert, wie beispielsweise in 3 gezeigt ist. Das Filterelement 206 kann ein Zentralrohr 222, 322 umfassen, das längs der Längsachse L eine Länge definiert und das ein Standrohr 246, das längs der Längsachse L eine Länge definiert, und einen zentralen Strömungsdurchgang 250, der sich über den größten Teil der Länge des Zentralrohrs 222, 322 längs der Längsachse L erstreckt, aufweist.
Wie in 4, 5, 7 und 8 gezeigt, kann das Zentralrohr 222, 322 außerdem eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen 254, 354 aufweisen, die am Standrohr 246 befestigt sind, sodass radiale Strömungskanäle 256 definiert werden, wobei das Zentralrohr 222, 322 ferner einen axialen Strömungsdurchgang 248 und einen Steuerströmungsdurchgang 250 definiert, die miteinander und mit den radialen Strömungsdurchgängen 256 in Fluidverbindung sind. Ein ringförmiges Filtermedium 230 umgibt das Zentralrohr 222, 322 und den zentralen Strömungsdurchgang 250 und ist mit den Strömungsleitrippen 254, 354 in Kontakt. Das Filterelement 206 weist ein erstes offenes Endstück 214 auf (siehe 3), das an das Zentralrohr 222, 322 angefügt und längs der Längsachse angeordnet ist, wobei das offene Endstück eine Öffnung 226 aufweist, die ein Ausströmen von Fluid aus dem zentralen Strömungsdurchgang zur Außenseite des Filterelements ermöglicht. Außerdem kann das Filterelement ein zweites Endstück 216 aufweisen, das an das Zentralrohr gegenüber dem offenen Endstück angefügt und längs der Längsachse angeordnet ist, wobei das zweite Endstück eine erste Endkappe 228 umfasst, die geschlossen ist, und wobei das Zentralrohr 222, 322 eine Befestigungstasche 389 und eine Lufttasche 391 definiert (siehe 7 und 8).
Bei einigen Ausführungsformen, wie beispielsweise in 7 und 8 gezeigt, weist das Zentralrohr 322 einen napfartigen Teil 399 auf, der einteilig mit dem Standrohr 246 ausgebildet ist, wodurch eine Höhlung 397 definiert wird, die durch eine Ringwand 395 in die Lufttasche und die Befestigungstasche unterteilt wird. Die Ringwand 395 kann in der Befestigungstasche 389 ein Innengewinde 393 definieren oder es kann irgendeine andere Befestigungsstruktur bereitgestellt sein. Wie in 7 und 8 gezeigt, definiert der napfartige Teil ein axiales äußerstes Ende 278 des Zentralrohrs 322, und die Ringwand 395 definiert ein freies Ende (siehe Punkt, auf den das Bezugszeichen 395 verweist), das koplanar mit dem axialen äußersten Ende 278 des Zentralrohrs 322 ist. In einigen Fällen kann das freie Ende der Ringwand weiter vertieft oder im Vergleich zum axialen äußersten Ende des Zentralrohrs dem Standrohr näher sein oder umgekehrt.
Es versteht sich, dass die vorangehende Beschreibung Beispiele für die offenbarte Baugruppe und Technik angibt. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass andere Implementierungen der Offenbarung im Detail von den vorangehenden Beispielen abweichen können. Sämtliche Bezugnahmen auf die Offenbarung oder Beispiele daraus sollen nur als Verweis auf das spezielle Beispiel, das gerade an dieser Stelle erörtert wird, dienen, wobei nicht beabsichtigt ist, dem Schutzbereich der Offenbarung im Allgemeinen Beschränkungen aufzuerlegen. Alle Sprachverwendungen zur Unterscheidung und Abgrenzung mit Bezug auf bestimmte Merkmale sind vorgesehen, um eine fehlende Präferenz für diese Merkmale anzugeben, jedoch nicht, um solche vollständig aus dem Schutzbereich der Offenbarung auszuschließen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Angaben von Bereichen von Werten sollen hier lediglich als kurzschriftliches Verfahren dienen, um sich jeweils auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt, sofern hier nicht anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist Bestandteil der Beschreibung, als wenn er hier einzeln aufgeführt worden wäre.
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Veränderungen an den Ausführungsformen der Vorrichtung und den Montageverfahren, wie hier erörtert, vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung oder Erfindungsgedanken abzukommen. Weitere Ausführungsformen aus dieser Offenbarung werden dem Fachmann beim Bedenken der Beschreibung und bei der Umsetzung der verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen offensichtlich werden. Beispielsweise können Ausstattungselemente anders ausgeführt sein und funktionieren, als hier beschrieben, und bestimmte Schritte eines Verfahrens können weggelassen werden, in einer Reihenfolge ausgeführt werden, die anders ist, als hier konkret angegeben, oder in einigen Fällen gleichzeitig oder in Teilschritten ausgeführt werden. Außerdem können an bestimmten Aspekten oder Merkmalen verschiedener Ausführungsformen Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, um weitere Ausführungsformen und Merkmale zu schaffen, und Aspekte verschiedener Ausführungsformen können hinzugefügt werden oder durch andere Merkmale oder Aspekte anderer Ausführungsformen ersetzt werden, um noch weitere Ausführungsformen bereitzustellen.
Dementsprechend umfasst diese Offenbarung sämtliche Abwandlungen und Entsprechungen des in den beigefügten Ansprüchen genannten Sachgegenstandes, wie nach geltendem Recht möglich. Außerdem umfasst die Offenbarung jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in all ihren möglichen Varianten, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder klar im Widerspruch zum Kontext steht.

Claims

Filterelement (206), das eine im Grundsätzlichen zylindrische Konfiguration aufweist und das eine Längsachse (L) und eine Radialrichtung (R) definiert, wobei das Filterelement (206) umfasst: ein Zentralrohr (222, 322), das eine Länge (L222, L322) längs der Längsachse (L) aufweist, wobei das Zentralrohr umfasst: ein Standrohr (246), das eine Länge (L246) längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang (250), der sich über den größten Teil der Länge (L222, L322) des Zentralrohrs (222, 322) längs der Längsachse erstreckt, definiert; eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen (254, 354), die am Standrohr (246) befestigt sind und sich davon erstrecken, wobei die Strömungsleitrippen axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle (256) zu definieren, wobei jede der Rippen (254, 354) ferner einen Spalt (260, 360) zwischen der Rippe (254, 354) und dem Standrohr (246) definiert, wobei die Spalte (260, 360) zusammen einen äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) definieren, der sich längs des Standrohrs (246) erstreckt, wobei das Standrohr (246) ferner mindestens einen radialen Strömungsdurchgang 252 definiert, der in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) und dem zentralen Strömungsdurchgang (250) ist, wobei das Standrohr (246) und der äußere axiale Strömungsdurchgang (248, 348) längs des größten Teils der Länge (L246) des Standrohrs (246) nicht miteinander in Fluidverbindung sind; und ein ringförmiges Filtermedium (220), welches das Zentralrohr (222, 322) und den zentralen Strömungsdurchgang (250) umgibt und mit den Strömungsleitrippen (254, 354) in Kontakt ist; ein erstes offenes Endstück (214), das an das Zentralrohr (222, 322) angefügt und längs der Längsachse angeordnet ist, wobei das offene Endstück (214) eine Öffnung (226) aufweist, die ein Ausströmen von Fluid aus dem zentralen Strömungsdurchgang (250) zur Außenseite des Filterelements (206) ermöglicht; und ein zweites Endstück (216), das an das Zentralrohr (222, 322) gegenüber dem offenen Endstück angefügt und längs der Längsachse angeordnet ist, wobei das zweite Endstück eine erste Endkappe (228) umfasst.
Filterelement (206) nach Anspruch 1, ferner eine zweite Endkappe (224) umfassend, die an das Zentralrohr (222, 322) angefügt ist und dafür eingerichtet ist, einen Strom aus dem zentralen Strömungsdurchgang (250) zur Außenseite des Filterelements (206) zu ermöglichen.
Filterelement (206) nach Anspruch 1, wobei der radiale Strömungsdurchgang (252), der durch das Standrohr (246) definiert wird, in Fluidverbindung mit einem radialen Strömungskanal (256) ist, der zumindest teilweise durch eine Strömungsleitrippe (254, 354) begrenzt wird und in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) ist.
Filterelement (206) nach Anspruch 2, wobei die erste Endkappe (228) geschlossen ist, wodurch verhindert wird, dass Fluid durch das zweite Endstück (216) des Filterelements (206) hindurch aus dem Filterelement (206) herausströmt.
Filterelement (206) nach Anspruch 1, wobei das Standrohr (246) senkrecht zur Längsachse (L) einen Querschnitt (270) definiert, der nichtkreisförmig ist.
Filterelement (206) nach Anspruch 5, wobei der Querschnitt (270) rechteckförmig ist, mit einem inneren Umfang (272), der den Durchflussquerschnitt (266) des zentralen Strömungsdurchgangs (250) umgrenzt.
Filterelement (206) nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Rippen (254, 354) einen Durchflussquerschnitt (264, 364) des äußeren axialen Strömungsdurchgangs (248, 348) senkrecht zur Längsachse (L) definiert, der mindestens die Hälfte des Durchflussquerschnitts (266) des zentralen Strömungsdurchgangs (250) ist.
Filterelement (206) nach Anspruch 7, wobei die Rippen der Vielzahl von Rippen (254, 354) jeweils einen zweiten Spalt (262, 362) begrenzen, der einen zweiten äußeren axialen Strömungsdurchgang (248', 348') definiert, der dem ersten axialen Strömungsdurchgang (248, 348) ähnlich gestaltet ist und den gleichen Durchflussquerschnitt (264, 364) aufweist, wobei der Gesamtdurchflussquerschnitt der äußeren axialen Strömungsdurchgänge dem Durchflussquerschnitt (266) des zentralen Strömungsdurchgangs ungefähr gleich ist.
Zentralrohr (222, 322) zur Verwendung mit einem Filterelement (206), wobei das Zentralrohr (222, 322) umfasst: einen einstöckigen Körper (274, 374) mit einer im Grundsätzlichen zylindrischen Außenkonfiguration, die eine Längsachse (L), eine Radialrichtung (R) und eine Länge (L222, L322) längs der Längsachse (L), von einem ersten Ende (276) bis zu einem zweiten Ende (278), definiert; ein Standrohr (246), das eine Länge (L246) längs der Längsachse und einen zentralen Strömungsdurchgang (250), der sich über den größten Teil der Länge (L222, L322) des Zentralrohrs (222, 322) längs der Längsachse (L) erstreckt, definiert; eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Strömungsleitrippen (254, 354), die am Standrohr (246) befestigt sind, wobei die Strömungsleitrippen (254, 354) längs des Standrohrs (246) axial voneinander beabstandet sind, um radiale Strömungskanäle (256) zu definieren, wobei jede der Rippen (254, 354) ferner einen ersten Spalt (260, 360) zwischen der Rippe (254, 354) und dem Standrohr (246) begrenzt, wobei die Spalte (260, 360) zusammen einen ersten äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) definieren, der sich längs des größten Teils der Länge (L246) des Standrohrs (246) ohne Fluidverbindung mit dem zentralen Strömungsdurchgang (250) des Standrohrs (246) erstreckt; und wobei das Standrohr (246) senkrecht zur Längsachse (L) einen Querschnitt (270) definiert, der eine Rechteckform aufweist, die einen inneren Umfang (272) definiert, der den Durchflussquerschnitt (266) des zentralen Strömungsdurchgangs (250) umgrenzt.
Zentralrohr nach Anspruch 9, wobei das Standrohr (246) ferner mindestens einen radialen Strömungsdurchgang (252) definiert, der in Fluidverbindung mit dem äußeren axialen Strömungsdurchgang (248, 348) und dem zentralen Strömungsdurchgang (250) ist.