DE10353261A1

DE10353261A1 - Kantenfilteranordnung

Info

Publication number: DE10353261A1
Application number: DE10353261A
Authority: DE
Inventors: Thomas J. Lockport Hajek
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2004-07-01
Also published as: US20040108264A1; US7210585B2

Abstract

Eine Kantenfilteranordnung wird offenbart. Die Kantenfilteranordnung kann ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweisen. Die Kantenfilteranordnung kann weiter ein Filterelement aufweisen, welches innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welches erste und zweite Filterplatten aufweist, und erste und zweite Abstandshalter, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten angeordnet sind. Die Abstandshalter und die Filterplatten können konfiguriert und angeordnet sein, um einen Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt und zwischen den ersten und zweiten Filterplatten und den ersten und zweiten Abstandshaltern definiert ist. Der Flußkanal kann ein inneres Flußtor und ein äußeren Flußtor haben. Das innere Flußtor kann radial innerhalb des äußeren Flußtors angeordnet sein und kann eine andere Querschnittskonfiguration als das äußere Flußtor haben. Der erste Filter kann einen axialen Vorsprung haben, der sich davon im allgemeinen ausgerichtet mit einem Strömungsmittelpfad innerhalb des Gehäuses erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen in der Leitung liegenden Filter für ein Hydrauliksystem.
Hintergrund
Verschiedene Verfahren zur Filterung von Strömungsmitteln unter Verwendung eines Kantenfilters sind in der Vergangenheit verwendet worden. Im allgemeinen kann ein Kantenfilter eine Stange mit speziell gefrästen Oberflächen aufweisen, die in eine Bohrung gepaßt ist. Schmutz oder Partikel, die in einem Strömungsmittel enthalten sind, werden auf den gefrästen Oberflächen abgelagert, wenn der Strömungsmittelfluß beispielsweise von der Flußgeometrie in einem geraden Rohr zu einer ringförmigen Flußgeometrie übergeht. Diese Art von Kantenfilter, obwohl sie effektiv beim Einfangen und Entfernen von Partikeln ist, die in dem Strömungsmittel enthalten sind, begrenzt in unennrünschter Weise den Fluß und ist anfällig für vorzeitige Verstopfung. Darüber hinaus sind viele Strömungsmittelsteuersysteme zur präzisen Strömungsmittelsteuerung angepaßt, und der Einsatz eines Filters, der anfällig für Verstopfung ist und den Fluß unmäßig begrenzt, ist besonders unerwünscht.
Kantenfilterkonstruktionen sind auch dahingehend besonders kompliziert geworden, daß mehrere Komponenten typischerweise erforderlich sind, und daß sehr wenig, falls überhaupt, identisch sind. Darüber hinaus ist der Herstellungs- und Montageprozeß, der erforderlich ist, um einen solchen Filter zu vollenden, mühselig geworden oder erfordert teures Werkzeug, und als eine Folge ist der Herstellungs- und Montageprozeß immer teurer geworden. Folglich verursachen die Kosten aufgrund der Komplexität des Filters und der gesteigerten Montagezeit, daß der Filter unwirtschaftlich wird und nicht wünschenswert ist für Hersteller, die danach streben, Strömungsmittelfiltersysteme mit vernünftigen Kosten aufzubauen.
Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 6 461 506, ausgegeben an Bradford, eine Kantenfilteranordnung mit einer konischen Innenanordnung mit vielen Facetten. Zusätzlich setzt dieser Kantenfilter Partikelhaltemerkmale ein, die eine beträchtliche Flußeinschränkung für den Filter bewirken, wenn Schmutz beginnt, sich zu sammeln und den primären Fluß durch den Filter zu blockieren.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen oder mehrere der oben erwähnten Nachteile zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines Aspektes der Erfindung kann eine Kantenfilteranordnung vorgesehen werden. Die Kantenfilteranordnung kann ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweisen. Die Kantenfilteranordnung kann weiter ein Filterelement aufweisen, welches in dem Gehäuse angeordnet ist, welches erste und zweite Filterplatten aufweist, und erste und zweite Abstandshalter, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten angeordnet sind. Die ersten und zweiten Abstandshalter können aus einem kontinuierlichen Materialmuster geformt werden, welches sich zwischen den ersten und zweiten Filterplatten erstreckt. Die Abstandshalter und Filterplatten können konfiguriert und angeordnet sein, um einen Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt, und der zwischen den ersten und zweiten Filterplatten und den ersten und zweiten Abstandshaltern definiert ist. Der Flußkanal kann mindestens ein Flußtor definieren. Beispielsweise kann der Flußkanal ein inneres Flußtor und ein äußeres Flußtor haben. Das innere Flußtor kann radial innerhalb des äußeren Flußtors angeordnet sein und kann eine andere Querschnittsfläche als das äußere Flußtor haben. Die erste Filterplatte kann mindestens einen axialen Vorsprung haben, der sich davon im allgemeinen in einen Strömungsmittelpfad innerhalb des Gehäuses erstreckt und im allgemeinen damit ausgerichtet ist. Das Gehäuse und das Filterelement können konfiguriert und angeordnet sein, um Strömungsmittel vom Einlaß zu einem ersten Flußtor zu leiten, wobei das erste Flußtor bemessen ist, um den Durchlaß von Schmutz dort hindurch zu blockieren, der in dem Strömungsmittel eingeschlossen ist, wenn das Strömungsmittel vom Einlaß zum Auslaß des Gehäuses läuft.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung kann eine Kantenfilteranordnung vorgesehen werden, die ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweist. Die Anordnung kann auch ein Filterelement aufweisen, welches in dem Gehäuse angeordnet ist, welches erste und zweite Filterplatten und erste und zweite Abstandshalter aufweist, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten angeordnet sind. Die Abstandshalter und Filterplatten können konfiguriert und angeordnet sein, um einen ersten Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt und zwischen den ersten und zweiten Filterplatten und den ersten und zweiten Abstandshaltern definiert ist. Ein zweites Filterelement kann vorgesehen werden und kann innerhalb des Gehäuses stromabwärts des ersten Filterelementes angeordnet sein. Das zweite Filterelement kann erste und zweite Filterplatten und erste und zweite Abstandshalter aufweisen, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten des zweiten Filterelementes angeordnet sind. Die Abstandshalter und Filterplatten des zweiten Filterelementes können konfiguriert und angeordnet sein, um einen zweiten Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt und zwischen den ersten und zweiten Filterplatten des zweiten Filterelementes und der ersten und zweiten Abstandshaltern des zweiten Filterelementes definiert ist. Das Gehäuse und die Filterelemente können konfiguriert und angeordnet sein, um Strömungsmittel zuerst durch den ersten Flußkanal in einer radial inneren Richtung und einer radial äußeren Richtung zu leiten, um die Flußrichtung des Strömungsmittels stromaufwärts des ersten Flußkanals zu ändern, um das Strömungsmittel durch den zweiten Flußkanal in der anderen Richtung, d.h. in der Richtung radial nach innen und der Richtung radial nach außen zu leiten.
Es sei bemerkt, daß sowohl die vorangegangene allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erklärend sind und nicht die Erfindung einschränken, wie sie beansprucht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung miteingeschlossen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen stellen die Figuren Folgendes dar:
1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kantenfilteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Filterunteranordnung teilweise im Schnitt zeigt;
2 eine Ansicht des umkreisten Teils in 1, die ein einzelnes Filterelement mit mehreren Kantenfilterplatten und einer Endplatte zeigt;
3 eine Perspektivansicht einer einzelnen Filterplatte des Ausführungsbeispiels der 1;
4 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kantenfilteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5A eine Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Filterelementes des zweiten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung der 4;
5B eine Perspektivansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Filterelementes des zweiten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung der 4;
5C eine Perspektivansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Filterelementes des zweiten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung der 4;
5D eine Perspektivansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Filterelementes des zweiten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung der 4.
Obwohl die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise im Maßstab, und gewisse Merkmale können übertrieben sein, um besser die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und zu erklären. Die hier dargestellten beispielhaften Ausführungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und solche beispielhaften Ausführungen sollen nicht als den Umfang der Erfindung in irgend einer Weise einschränkend angesehen werden.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail auf Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele davon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo es immer möglich ist, werden die gleichen oder entsprechende Bezugszeichen in den gesamten Zeichnungen bezeichnet, um sich auf gleiche oder entsprechende Teile zu beziehen.
Mit Bezug auf 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kantenfilteranordnung gezeigt. Die Kantenfilteranordnung 10a weist ein Gehäuse 12a auf, welches eine Filterunteranordnung 14a trägt, und einen Einlaß 16a und einen Auslaß 18a hat. Ein Stöpsel 20 mit einer mittig angeordneten Zumeßöffnung 24 ist stromabwärts relativ zu der Filterunteranordnung 14a positioniert. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Stöpsel 20 in Eingriff mit dem Gehäuse 12a durch einen Gewindeeingriff 22.
Die Filterunteranordnung 14a kann eines oder mehrere identische Filterelemente 26a aufweisen (beispielsweise 4) um eine adäquate Filterung ohne eine übermäßige Flußeinschränkung vorzusehen. Da weiterhin viele der Komponenten der Kantenfilteranordnung 10a identisch sind, können Kosten aufgrund der Herstellung, der Montage und der Lagerung beträchtlich gegenüber früheren bekannten Filteranordnungen verbessert werden. Wie in 2 gezeigt, kann jedes Filterelement 26a mehrere Filterplatten 28 aufweisen, wie beispielsweise drei Filterplatten, und eine Endplatte 30. Es ist jedoch vorgesehen, daß auch eine einzige Filterplatte 28 in jedem Filterelement 26a eine geeignete Filtrierung für gewisse Systeme vorsehen würde. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann ein Teil des Gehäuses 12a als eine Filterplatte wirken.
Mit Bezug auf 3 kann jede Filterplatte 28 eine erste Seite 32, eine zweite Seite 34, eine äußere Kante 36 und eine innere Kante 38 aufweisen. Abstandshalter 40 können sich von der zweiten Seite 34 der Filterplatte 28 nach außen erstrecken und sind voneinander beabstandet. Es wird klar sein, daß die Stapelung eines Paares von Platten 28, wodurch die zweite Seite einer ersten Platte in Verbindung mit der ersten Seite einer zweiten Platte steht (wie in 1 gezeigt), und so, daß die Abstandshalter 40 zwischen den ersten und zweiten Platten angeordnet sind, vier äußere langgestreckte Schlitze oder Tore 42 der Höhe "H" erzeugen kann, beispielsweise an den äußeren Kanten 36 der Filterplatten 28, und weiterhin vier innere langgestreckte Schlitze oder Tore 42, beispielsweise an den inneren Kanten 38 der Filterplatten 28. Die Tore 42 öffnen sich in vier bogenförmige Kanäle 43a, die sich radial durch das Filterelement 26a erstrecken. Es wird weiter klar sein, daß Partikel und Schmutz, die typischennreise durch das Strömungsmittel getragen werden, dagegen abgeblockt werden, daß sie durch das Tor hindurch laufen, d.h., wenn die Größe des Schmutzes die Höhe und/oder die Breite des Tors überschreitet. Folglich ist jedes Tor 42 bemessen, um den Durchgang von Schmutz zu verhindern, der die Leistung des Systems stören kann und eine vorzeitige Abnutzung und Instandhaltung verursachen kann. Eine Torhöhe von 0,08 mm auf einer Platte von 5 mm kann beispielsweise in Assoziation mit einem beispielhaften Ausführungsbeispiel verwendet werden. Ebenfalls kann durch Einsatz von mehreren Toren innerhalb der Filteranordnung 10a eine unerwünschte Flußeinschränkung beträchtlich verringert werden oder vermieden werden. Es sei weiter bemerkt, daß die Abstandshal ter 40 so konfiguriert und angeordnet sein können, daß die äußeren und inneren Flußtore 42 (beispielsweise an den äußeren und inneren Kanten 36, 38) unterschiedliche Querschnittskonfigurationen haben könnten (beispielsweise Querschnittsflächen oder Querschnittsformen). Beispielsweise kann das innere Flußtor eine kleinere Querschnittsfläche und/oder eine kleinere Umfangslänge haben als das äußere Flußtor. Somit können die Querschnitte der Kanäle 43a zwischen den äußeren und inneren Flußtoren 42 variieren (beispielsweise zwischen den äußeren und inneren Kanten 36, 38). Darüber hinaus kann eine solche Konfiguration andere Filterungsergebnisse oder Charakteristiken basierend auf der Richtung des Strömungsmittelflusses durch den Filter gestatten. Somit können die Filterungscharakteristiken selektiv gesteuert werden durch Veränderung der Richtung des Strömungsmittelflusses durch den Filter.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können, wie beispielsweise in 1 vorgesehen, die Abstandshalter 40 in radialer Ausrichtung angeordnet sein. Es sei jedoch bemerkt, daß die Abstandshalter 40 nicht miteinander ausgerichtet sein müssen. Tatsächlich kann es vorteilhaft sein, daß die Abstandshalter 40 nicht radial ausgerichtet sind, da der Fluß einem Pfad folgen müßte, der stärker projiziert ist im Vergleich zu dem Pfad, der vorgesehen ist, wenn die Abstandshalter 40 (und die Kanäle 43a) ausgerichtet sind. Zusätzlich kann ein weiterer Vorteil sein, daß nicht während der Montage berücksichtigt werden muß, daß die Abstandshalter 40 ausgerichtet sind, was eine kosteneffektive Verringerung der Montagezeit vorsehen kann.
Die Endplatte 30 der Unteranordnung 14a kann eine feste Wand 44 aufweisen, um einen Fluß radial nach außen abzuleiten, was oft als "Umleitung des Flusses" bezeichnet wird, und zwar relativ zu dem sich axial bewegenden Einlaßfluß. Die Endplatte 30 kann eine zweite Seite 46 und eine Außenumfangsfläche 47 aufweisen.
Wiederum mit Bezug auf 1 kann eine ringförmige Ableitungsplatte 48 vorgesehen werden, um den gefilterten Fluß von den äußeren Rändern 49 der Filterunteranordnung 14a zu einer Mittellinie 51 der Filterunteranordnung 14a abzuleiten. Wenn man dies tut, wird das Strömungsmittel in einem Serpentinenpfad durch die Filterunteranordnung 14a gedrückt, um einen gesteigerten Fluß durch die Tore und eine damit einhergehende Filterleistung zu bewirken. Jede Ableitungsplatte 48 weist eine erste Seite 50, eine zweite Seite 52, eine äußere Kante 54 und eine innere Kante 56 oder einen Hals auf. Die äußere Kante 54 der Ableitungsplatte 48 ist in Eingriff mit einer inneren Fläche 60 des Gehäuses 12a, so daß wenig, falls überhaupt irgendwelches Strömungsmittel um den Umfang der Ableitungsplatte 48 laufen kann. Es wird klar sein, daß ein ringförmiger Raum 58, der zwischen den äußeren Rändern 49 der Filterunteranordnung 14a und der Innenseite des Gehäuses 12a vorgesehen ist, positioniert ist, um den Fluß zu dem nächsten Filterelement zu leiten, und um zusätzlich Schmutz zu halten, der sich an den Toren 42 sammelt.
Die Filterunteranordnung 14a kann unter Druckbelastung innerhalb des Gehäuses 12a gehalten werden, und zwar zwischen dem Stöpsel 20 und der Endwand 61 des Gehäuses. Insbesondere wird eine Drucklast auf den Stapel der Platten aufgebracht, um einer Verformung der Platten und der Tore beispielsweise während extremen Flußbedingungen zu widerstehen. Alternativ kann die Filterunteranordnung 14a innerhalb des Gehäuses 12a unter Verwendung von irgendwelchen anderen Mitteln gehalten werden, die dem Fachmann für die Technik der Strömungsmittelfilterung bekannt sind.
Mit Bezug auf 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kantenfilteranordnung gezeigt. Die Kantenfilteranordnung 10b weist ein Gehäuse 12b mit Flansch auf, der an einem Einlaß 16b und einem Auslaß 18b vorgesehen ist. Das Gehäuse 12b weist einen ersten Teil 62 auf, der bemessen ist, um eine Filterunteranordnung 14b darin zu tragen. Ein zweiter Teil 64 des Gehäuses 12b hält die Unteranordnung 14b und kann mit dem ersten Teil 62 beispielsweise durch einen Gewindeeingriff, durch eine Übergangspassung, durch eine Preßpassung, durch eine Schweißverbindung oder durch irgend eine andere alternative Eingriffsbeziehung in Eingriff stehen, die dem Fachmann bekannt ist.
Die Filterunteranordnung 14b kann ein Paar von identischen Filterelementen 26b haben. Alternativ wird in Betracht gezogen, daß ein einziges Filterelement 26b in dem Gehäuse vorgesehen werden kann, um eine adäquate Strömungsmittelfilterung für gewisse Systeme vorzusehen. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann ein Teil des Gehäuses 12b als eine Filterplatte wirken.
Mit Bezug auf 5A wird nun das Filterelement 26b beschrieben. Jedes Filterelement 26b kann aus einem einzigen Teil gemacht sein, wie beispielsweise einer einzigen Filterplatte, die eine erste Seite 66, eine zweite Seite 68 und eine Außenfläche 70 aufweist. Das Filterelement 26b kann aus einem Polymer, aus Stahl oder beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Die Stahl- oder Aluminiumlegierungen können beispielsweise einem bekannten Pulvermetallprozeß oder Spritzdruckgußprozeß unterworfen werden. Andere Materialien und Prozesse, die dem Fachmann für die Verarbeitung von Polymeren und Metallen bekannt sind, können alternativ eingesetzt werden, um das Filterelement 26b herzustellen. Da die ersten und zweiten Seiten 66, 68 in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel identisch sind, müssen die Details der zweiten Seite 68 nicht vollständig besprochen werden. Die zylindrische Außenfläche 70 kann vier beabstandete und radial erhabene Vorsprünge 72 aufweisen, die darauf angeordnet sind und sich davon erstrecken. Zusätzlich können vier gleich beabstandete Abstandshalter 74 auf der ersten Seite 66 des Filterelementes 26b angeordnet sein und sich axial davon erstrecken. Die Seite 66 weist eine ausgenommene Wand 76 auf, die einen axial vorstehenden Teil oder einen Nippel 78 hat, der entlang der Mittellinie 51 vorsteht (4). Das Filterelement 26b weist weiter einen ersten Rand 82 auf, der zwischen der Außenfläche 70 und der ersten Seite 66 positioniert ist, und einen zweiten Rand 84, der zwischen der Außenfläche 70 und der zweiten Seite 68 positioniert ist. Es ist zu sehen, daß ein ringförmiger und im allgemeinen konkaver Ring 80 den ersten Rand 82 und die Wand 76 verbindet. Das Gehäuse 12b weist eine zylindrische Innenfläche 86 auf, die im Eingriff durch die radialen Vorsprünge 72 ist, um eine Zentrierung des Filterelementes 26b innerhalb des Gehäuses 12b zu gestatten. Wiederum mit Bezug auf 4 weist die Kantenfilteranordnung 10b die Ableitungsplatte 48 auf, die als eine Filterplatte wirken kann, und die zwischen den Filterelementen 26b angeordnet sein kann. Da das Paar von Filterelementen 26b von ähnlicher Konstruktion ist und in ähnlicher Weise mit dem Gehäuse 12b und der Ableitungsplatte 48 in Eingriff ist, werden dann die Eingriffsdetails von nur einem der Filterelemente beschrieben. Die Abstandshalter 74, die auf der ersten Seite 66 des Filterelementes 26b angeordnet sind, berühren die erste Seite 50 der Ableitungsplatte 48. In ähnlicher Weise berühren die axialen Abstandshalter 74, die auf der zweiten Seite 68 des Filterelementes 26b angeordnet sind, eine Endwand 87 des Gehäuses 12b. Es sei bemerkt, daß eine Vielzahl von Toren bzw. Durchlässen 88, wie beispielsweise vier Tore, zwischen dem Rand 82 und der Ableitungsplatte 48 relativ zur ersten Seite 66 des Filterelementes 26b ausgeformt sein können. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Toren 88 zwischen dem Rand 84 und der Endwand 87 des Gehäuses 12b relativ zur zweiten Seite 68 des Filterelementes 26a geformt werden. Wie am besten in 5A zu sehen, öffnen sich die Tore 88 in vier bogenförmige Kanäle 43b, die sich radial durch die ringförmige Wand des Filterelementes 26a erstrecken. Es sei bemerkt, daß jeder bogenförmige Kanal 43b ein inneres Tor und ein äußeres Tor haben kann, wie oben mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben. Darüber hinaus können die inneren und äußeren Tore unterschiedliche Querschnittskonfigurationen haben (beispielsweise Querschnittsflächen oder Querschnittsformen). Ein ringförmiger Raum 90 kann zwischen dem Gehäuse 12b und der Außenfläche 70 des Filterelementes 26b vorgesehen werden, um Schmutz einzufangen, wenn das Strömungsmittel über die Außenfläche 70 des Filterelementes 26b läuft.
Die 5B, 5C und 5D veranschaulichen modifizierte Ausführungsbeispiele des Filterelementes 26b, wobei gewisse entsprechende Elemente durch Bezugszeichen mit Strich bezeichnet werden. Mit Bezug auf 5B wird das Filterelement 26b' nun beschrieben. Das Filterelement 26b' (beispielsweise eine Filterplatte) weist eine erste Seite 66' auf, weiter eine zweite Seite 68' und eine zylindrische Außenfläche 70'. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der 5B sind die ersten und zweiten Seiten 66', 68' identisch, somit müssen die Details der zweiten Seite 68' nicht vollständig besprochen werden. Die zylindrische Außenfläche 70' kann vier gleich beabstandete und radial erhabene Vorsprünge 72' aufweisen, die sich von der Außenfläche 70' erstrecken. Zusätzlich können vier Abstandshalter 74' auf der ersten Seite 66' des Filterelementes 26b' angeordnet sein und sich nach außen und axial davon erstrecken. Im Gegensatz zu der ausgenommenen Wand 76, die von dem in 5A gezeigten Filterelement 26b vorgesehen wird, kann das Filterelement 26b' eine im wesentlichen flache Wand 76' aufweisen. Die erhabenen axialen Abstandshalter 74', die auf dem Filterelement 26b' angeordnet sind (beispielsweise auf einer Filterplatte) können sich nach außen von der Wand 76' erstrecken, die entlang der Mittellinie 51' gerichtet ist, um ein Muster von sich nach außen erstreckendem Material zu bilden, welches auf dem Filterelement 26b' angeordnet ist, wie beispielsweise ein Xförmiges Muster des Materials, welches im allgemeinen kontinuierlich ist. Es sei bemerkt, daß das gleiche Materialmuster auch die Vorsprünge 72' bilden kann. Es sei weiter bemerkt, daß ebenfalls in Betracht gezogen wird, das Material von der Mittellinie des X weggenommen werden könnte, um den freigelegten Flußquerschnitt zu steigern. Das Filterelement 26b' kann weiter einen ersten Rand 82' aufweisen, der zwischen der äußeren Fläche 70' und der ersten Seite 66' positioniert ist, und einen zweiten Rand 84', der zwischen der Außenfläche 70' und der zweiten Seite 68' positioniert ist. Es ist zu sehen, daß vier dreieckig ausgenommene Kanäle 43b' zwischen dem Filterelement 26b' und einer Ableitungsplatte 48 (4) ausgeformt sein können (die beispielsweise als eine Filterplatte wirken), oder zwischen einem Teil des Gehäuses 12b (welches beispielsweise als eine Filterplatte wirkt). Die Kanäle 43b' können zwischen äußeren und inneren Flußtoren 88' positioniert werden, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben. Indem man eine solche einfache Konstruktion für das Filterelement 26b' vorsieht, können Kosten bezüglich der Werkzeuge und der maschinellen Bearbeitung verringert wer den, um die Kosteneffektivität zu verbessern. Ähnlich wie bei dem Filterelement 26b der 4 und 5A, sehen die radialen Teile 72' eine Zentrierung relativ zur Innenfläche 86 des Gehäuses 12b vor (4). Mit Bezug auf 5C wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelementes 26b'' beschrieben. Jedes Filterelementes 26b'' weist eine erste Seite 66'' auf, weiter eine zweite Seite 68'' und eine zylindrische Außenfläche 70''. Da die ersten und zweiten Seiten 66'', 68'' in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel identisch sind, müssen die Details der zweiten Seite 68'' nicht vollständig besprochen werden. Die zylindrische Außenfläche 70'' kann vier beabstandete und radial erhabene Vorsprünge 72'' haben, die darauf angeordnet sind und sich davon erstrecken. Zusätzlich können vier gleich beabstandete Abstandshalter 74'' auf der ersten Seite 66'' des Filterelementes 26b'' angeordnet sein und sich radial davon erstrecken. Es sei bemerkt, daß jeder Abstandshalter 74'' relativ zum ersten Rand 82'' um einen Spalt 98 versetzt ist, um ein (nicht gezeigtes) kontinuierliches Tor 88'' vorzusehen, welches sich über volle 360 Grad um die Mittellinie 51'' erstrecken kann. Die erste Seite 66'' weist eine ausgenommene Wand 76'' mit einem axial vorstehenden Teil oder Nippel 78'' auf, der entlang der Mittellinie 51'' vorsteht. Das Filterelement 26b'' weist weiter den ersten Rand 82'' auf, der zwischen der Außenfläche 70'' und der ersten Seite 66'' positioniert ist, und einen zweiten Rand 84'', der zwischen der Außenfläche 70'' und der zweiten Seite 68'' positioniert ist. Es ist zu sehen, daß der ringförmige und im allgemeinen konkave Ring 80'' den ersten Rand 82'' und die Wand 76'' verbindet. Der Ring 80'' kann eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Nuten 94 aufweisen, um dabei zu helfen, den Fluß zu der Außenseite 70'' während des Betriebs zu leiten. Wie wiederum in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, können die radialen Vorsprünge 72'' mit der Innenseite 86 des Gehäuses 12b in Eingriff sein, um eine Zentrierung des Filterelementes 26b'' innerhalb des Gehäuses 12b zu gestatten (4). Mindestens ein Teil 96 der Außenfläche 70'' muß gewellt sein, um das Abfangen von Schmutz zu verbessern, wenn ein mit Partikeln belasteter Strömungsmittelfluß entlang der Ränder 82'' und 84'' während des Betriebs läuft. Alternativ können im wesentlichen alle der Außenflächen 70'' gewellt sein, um den Rückhalt von Schmutz an den äußeren Rändern des Filterelementes 26b'' zu verbessern.
Mit Bezug auf 5D wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filterelementes 26b''' beschrieben. Jedes Filterelement 26b''' weist eine erste Seite 66''', eine zweite Seite 68''' und eine gewellte Außenfläche 70''' auf. Da die ersten und zweiten Seiten 66''', 68''' in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel identisch sind, werden die Details der zweiten Seite 68''' nicht vollständig besprochen. Die gewellte Außenfläche 70''' kann vier beabstandete und radial erhabene Vorsprünge 72''' aufweisen, die daran angeordnet sind und sich von dort erstrecken. Zusätzlich können vier gleich beabstandete Abstandshalter 74''' nach außen und axial auf der ersten Seite 66''' des Filterelementes 26b''' angeordnet sein und sich von dort erstrecken. Es sei bemerkt, daß jeder Abstandshalter 74''' relativ zu einem ersten Rand 82''' durch einen Spalt 98''' versetzt ist, um ein kontinuierliches Tor 88''' (nicht gezeigt) vorzusehen, welches sich über volle 360 Grad um die Mittellinie 51''' herum erstrecken kann. Die erste Seite 66''' weist eine ausgenommene Wand 76''' auf, die einen axial vorstehenden Teil oder Nippel 78''' besitzt, der entlang der Mittellinie 51''' vorsteht. Das Filterelement 26b''' weist weiter den ersten Rand 82''' auf, der zwischen der Außenfläche 70''' und der ersten Seite 66''' positioniert ist, und einen zweiten Rand 84''', der zwischen der Außenfläche 70''' und der zweiten Seite 68''' positioniert ist. Es ist zu sehen, daß eine gewellte Innenfläche 100 radial relativ zu der gewellten Außenfläche 70''' versetzt ist und sich in einer Richtung entlang der Mittellinie 51''' erstreckt und die ausgenommene Wand 76''' schneidet. Sowohl die äußeren als auch die inneren Flächen 70''' und 100 weisen Wellen auf, die aus sich abwechselnden konkaven konvexen halbkreisförmigen Teilen bestehen. Die radialen Vorsprünge 72''' stehen in Eingriff mit der Innenfläche 86 des Gehäuses 12b, um eine Zentrierung des Filterelementes 26b''' innerhalb des Gehäuses 12b zu gestatten (4). Die gewellten äußeren und inneren Flächen 70''' und 100 sehen jeweils verbesserte Rückhaltfähigkeiten für Partikel vor, so daß ein beträchtlicher Teil des Schmutzes durch die Wellen während des Betriebs eingefangen werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf 1 wird der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung 10a nun besprochen. Unter Druck gesetztes Strömungsmittel, welches in den Einlaß 16a des Gehäuses 12a eingeleitet wird, fließt entlang der Mittellinie 51 und in die Tore bzw. Durchlässe 42, wie von dem Flußpfeil 102 veranschaulicht. Insbesondere folgt das Strömungsmittel anfänglich einem axialen Pfad entlang der Mittellinie 51, bis dieses Strömungsmittel der Endplatte 30 gegenübersteht. Der Fluß wird von der Endplatte 30 abgelenkt und wird dann in radialer Richtung zu den Toren bzw. Durchlässen 42 entlang der Innenflächen 38 der Filterplatten 28 geleitet. Es sei bemerkt, daß sich Schmutz an den Toren 42 in der Nähe der Innenflächen 38 sammelt, wenn das Strömungsmittel durch die Tore und durch die Kanäle 43a fließen kann, wie von den Pfeilen 104 veranschaulicht. Der Fluß geht dann voran entlang eines radialen Pfades durch die Tore 42 und tritt aus den äußeren Rändern 49 des ersten Filterelementes 26a aus. Das Strömungsmittel fließt dann in axialer Richtung durch den ringförmigen Raum 58, wie vom Pfeil 106 veranschaulicht. Der Fluß steht der zweiten Seite 52 der Ableitungsplatte 48 gegenüber und wird radial durch die Tore 42 an der Außenkante 36 der Filterplatten 28 zurückgeleitet, wie vom Pfeil 108 veranschaulicht. Schmutz, der mit dem Strömungsmittel getragen wird, wird von einem weiteren Transport durch die Tore 42 abgehalten, wenn dieser Schmutz in seiner Abmessung die Torhöhe und/oder die Torbreite überschreitet. Der Schmutz, der durch die Tore bzw. Durchlässe 42 blockiert wird, sammelt sich in dem ringförmigen Bereich 58, wobei er zwischen den äußeren Rändern 49 der Filteranordnung 14a und der Innenseite 60 des Gehäuses 12a aufgenommen wird. Das gefilterte Strömungsmittel fährt radial nach innen durch die Kanäle 43a der Platten fort und wandert voran, um aus den Kanälen 43a auszutreten, wie am besten durch den Pfeil 110 veranschaulicht. Da die Ableitungsplatte 48 in ihrer Mitte offen ist, bewegt sich der Fluß in einer axialen Richtung entlang der Innenseiten 38 der nächsten zwei Filterelemente 26a. Dann steht der Fluß der zweiten Seite 46 der End platte 30 gegenüber und wird zu dem restlichen Filterelement 26a geleitet (durch den Pfeil 111 veranschaulicht) nachdem er sequentiell durch den ringförmigen Raum 58 bzw. die Tore 42 gelaufen ist, wie durch die Pfeile 112 und 114 veranschaulicht. Entsprechend sammelt sich der Schmutz in dem ringförmigen Raum 58 innerhalb der Nähe des Stöpsels 20. Danach tritt der gefilterte Fluß aus den Kanälen 43a aus, wie von den Pfeilen 116 veranschaulicht, und tritt dann aus dem Gehäuse 12a aus, wie vom Pfeil 118 veranschaulicht, nach dem er durch die Zumeßöffnung 24 gelaufen ist.
Es sei bemerkt, daß der Prozeß der wiederholten Umlenkung des Flusses zwischen axialen und radialen Richtungen in Kombination mit der Leitung des Strömungsmittels durch strategisch angeordnete Tore bzw. Durchlässe einen schlangenförmigen Flußpfad erzeugt, der einer beträchtlichen Verringerung des Schmutzes unterworfen ist, wenn der Fluß dazu gezwungen wird, einem widrigen Pfad zu folgen. Durch Zirkulation des Flusses in dieser Weise wird Schmutz, der in dem Fluß enthalten ist, hauptsächlich entlang der Innenflächen 38 der Platten 28 und der äußeren Ränder 49 der Filterunteranordnung 14a isoliert. Daher wird der Schmutz dahingehend beeinflußt, daß er sich in dem ringförmigen Raum 58 und innerhalb eines hohlen Kerns der Filteranordnung 14a nahe der Innenflächen 38 der Filterplatten 28 ansammelt. Als eine Folge wird gestattet, daß reines Strömungsmittel weiter durch die Filteranordnung 10a läuft, während der Schmutz an den Innenflächen 38 der Filterplatten 28 und an den äußeren Rändern 49 der Filterunteranordnung 14a eingefangen bleibt.
Es ist weiter vorgesehen, daß die Filteranordnung 10a angepaßt werden kann, um Strömungsmittel in der entgegengesetzten Richtung ebenfalls zu filtern (d.h., daß bewirkt wird, daß Strömungsmittel so fließt, um bei 18a einzutreten und aus der Filteranordnung 10a bei 16a des Filtergehäuses 12a auszutreten). Aufgrund sowohl der inneren als auch der äußeren Kanten, die innere und äußere Tore 42 bilden können, die in irgend einer Abfolge eines Filtervorgangs eingesetzt werden (1) kann Schmutz effektiv gefiltert werden, auch wenn der Fluß umgekehrt wird. Darüber hinaus können die Tore 42 der aufeinanderfolgenden Platten 28 gleich bemessen sein, um eine redundante Filterung vorzusehen, oder sie können alternativ progressiv kleiner bemessen sein, um feinere Partikel zu filtern.
Mit Bezug auf die 4 und 5A-5D wird nun der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels der Kantenfilteranordnung 10b besprochen. Wie am besten in 4 zu sehen, fließt das unter Druck gesetzte Strömungsmittel, welches in den Einlaß 16b des Gehäuses 12b fließt, entlang der Mittellinie 51 und in die inneren Tore 88, wie von den Flußpfeilen 120 veranschaulicht. Insbesondere folgt das Strömungsmittel anfänglich einem axialen Pfad entlang der Mittellinie 51, bis dieses Strömungsmittel der Endwand 76 gegenübersteht. Der Fluß wird von der Endwand 76 abgeleitet und wird dann in radialer Richtung durch die Kanäle 43b zurückgeleitet, nach dem er durch die inneren Tore bzw. Durchlässe 88 gelaufen ist, wie von den Pfeilen 122 angezeigt. Es sei bemerkt, daß der Nippel 78 dahingehend wirkt, sanft den Fluß in die Tore 88 zu leiten, so daß eine Durchmischung des Flusses reduziert wird, und als eine Folge kann die Filterungs- und Flußleistung verbessert werden. Der Nippel 78 verhindert auch, daß lange dünne Schmutzteile sich drehen und mit den inneren Toren ausrichten, so daß sie durch den Filter hindurchgehen.
Zusätzlich dazu, daß der Nippel dahingehend wirkt, daß er verhindert, daß langgestreckte Schmutzteile durch die Tore laufen, wird verständlich sein, daß das Leiten des Strömungsmittelpfades zwischen radialen und axialen Orientierungen ebenfalls dahingehend wirkt, zu verhindern, daß langgestreckter Schmutz durch den Kantenfilter läuft. Der Schmutz nach Art von langgestreckten Fasern, der dazu tendiert, sich mit einem Tor oder einem Kanal "auszurichten", und dort hindurch zu laufen, wird jedoch von aufeinander folgenden Fortschritten abgehalten, da der nächste vorne liegende Durchlaß/Kanal nicht radial mit dem vorherigen ausgerichtet ist. Wie zuvor erwähnt, verhindern gekrümmte Oberflächen, wie beispielsweise der Nippel, auch, daß langgestreckten Schmutz sich mit dem Tor bzw. Durchlaß ausrichtet und dort hindurch läuft.
Der Fluß geht dann weiter entlang eines radialen Pfades durch die Tore 88 und tritt dann aus den Kanälen 43b durch die äußeren Tore aus (beispielsweise an der Außenseite 70 des ersten Filterelementes 26b). Das Strömungsmittel fließt dann in axialer Richtung durch den ringförmigen Raum 90, wie durch den Pfeil 124 veranschaulicht. Der Fluß steht der ersten Seite 50 der Ableitungsplatte 48 gegenüber und wird radial durch die äußeren Tore 88 zurück geleitet, wie von den Pfeilen 126 veranschaulicht. Schmutz, der durch das Strömungsmittel transportiert wird, wird von einem weiteren Transport durch die Tore 88 abgehalten, wenn dieser Schmutz bezüglich seiner Abmessungen die Höhe und/oder Breite des Tors überschreitet. Der Schmutz, der durch die Tore 88 abgeblockt wird, sammelt sich in dem ringförmigen Bereich 90, wobei er zwischen der Außenfläche 70 der Filterunteranordnung 14b und der Innenfläche 8f des Gehäuses 12b aufgenommen wird. Das gefilterte Strömungsmittel geht weiter radial nach innen durch die Kanäle 43b (5A) der Platten und geht weiter, um aus den Kanälen 43b auszutreten, wie vom Pfeil 128 veranschaulicht. Da die Ableitungsplatte 48 in ihrer Mitte offen ist, bewegt sich der Fluß in axialer Richtung entlang der Innenseite 56 der Ableitungsplatte 48. Der Fluß steht dann der zweiten Seite 68 des nächsten Filterelementes 26b gegenüber und wird zur Außenseite 70 davon zurück geleitet, nachdem er sequentiell durch die Tore 88 bzw. den ringförmigen Raum 90 gelaufen ist, der durch die Pfeile 130 und 132 veranschaulicht wird. Entsprechend sammelt sich Schmutz um ein Umfangsgebiet 133 auf einer Stirnseite des ersten Filterelementes 26b nahe der Tore 88, und in dem ringförmigen Raum 90 an einer Position radial außerhalb der äußeren Oberflächen 70 des Paares von Filterelementen 26b. Danach tritt der gefilterte Fluß aus den Kanälen 43b aus, wie durch die Pfeile 134 veranschaulicht, und tritt dann aus dem Gehäuse 12b aus, wie durch die Pfeile 136 veranschaulicht, und zwar nachdem er durch den Auslaß 18b gelaufen ist. Es sei bemerkt, daß die Betriebsweise für die Ausführungsbeispiele des Filterelementes, die in den 5B, 5C und 5D gezeigt wurden, im wesentlichen ähnlich wie jene ist, die zuvor mit Bezug auf die 4 und 5A gezeigt und beschrieben wurde.
Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, daß verschiedene Modifikationen, Veränderungen und Kombinationen an den offenbarten Kantenfilteranordnungen vorgenommen werden können, ohne vom Kern oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und aus der praktischen Ausführung der hier offenbarten Erfindung offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, daß die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden.

Claims

Kantenfilteranordnung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß; ein Filterelement, welches innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welches erste und zweite Filterplatten und erste und zweite Abstandshalter aufweist, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten angeordnet sind, wobei die Abstandshalter und die Filterplatten konfiguriert und angeordnet sind, um einen Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt und zwischen den ersten und zweiten Filterplatten und den ersten und zweiten Abstandshaltern definiert ist, wobei der Flußkanal innere und äußere Flußtore bzw. Flußdurchlässe besitzt, wobei das innere Flußtor radial innerhalb des äußeren Flußtors angeordnet ist und eine andere Querschnittskonfiguration als das äußere Flußtor hat; wobei das Gehäuse und das Filterelement konfiguriert und angeordnet sind, um den Strömungsmittelfluß von dem Einlaß zu einem ersten der Tore zu leiten, wobei das erste Tor so bemessen ist, daß der Durchgang von Schmutz dort hindurch blockiert ist, der in dem Strömungsmittel eingeschlossen ist, wenn das Strömungsmittel vom Einlaß zum Auslaß des Gehäuses läuft.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 1, wobei das innere Flußtor eine kleinere Querschnittsfläche hat als das äußere Flußtor.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 1, die weiter ein zweites Filterelement aufweist, welches in dem Gehäuse stromabwärts des ersten Filterelementes angeordnet ist, wobei das zweite Filterelement erste und zweite Filterplatten und erste und zweite Abstandshalter aufweist, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten des zweiten Filterelementes angeordnet sind, wobei die Abstandshalter und Filterplatten des zweiten Filterelementes konfiguriert und angeordnet sind, um ei nen Flußkanal zwischen den ersten und zweiten Filterplatten des zweiten Filterelementes und den ersten und zweiten Abstandshaltern des zweiten Filterelementes zu bilden; wobei das Gehäuse und die ersten und zweiten Filterelemente konfiguriert und angeordnet sind, um Strömungsmittel vom Einlaß zum Flußkanal des ersten Filterelementes zu leiten, dann durch den Flußkanal des zweiten Filterelementes, dann zum Auslaß des Gehäuses.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse und die Filterelemente konfiguriert und angeordnet sind, um Strömungsmittel zuerst durch den Flußkanal des ersten Filterelementes in einer Richtung entweder radial nach innen oder radial nach außen zu leiten, und die Flußrichtung des Strömungsmittels stromabwärts des Flußkanals des ersten Filterelementes zu ändern, um Strömungsmittel durch den Flußkanal des zweiten Filterelementes in der anderen Richtung, d.h. radial nach innen oder radial nach außen zu leiten.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Filterplatte mindestens einen axialen Vorsprung hat, der sich davon im allgemeinen in einem Strömungsmittelpfad mit dem Gehäuse erstreckt und damit ausgerichtet ist.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 5, wobei der axiale Vorsprung konfiguriert und angeordnet ist, um den Strömungsmittelfluß in dem Gehäuse zwischen radialen und axialen Orientierungen umzulenken.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 6, wobei der axiale Vorsprung eine im allgemeinen gekrümmte Oberfläche aufweist, wobei die im allgemeinen gekrümmte Oberfläche konfiguriert und angeordnet ist, um den Strömungsmittelfluß innerhalb des Gehäuses zwischen radialen und axialen Orientierungen zu leiten.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Abstandshalter aus einem kontinuierlichen Materialmuster geformt sind, welches sich zwischen den ersten und zweiten Filterplatten erstreckt.
Kantenfilteranordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Filterplatte erste und zweite Seiten und einen äußeren Umfangsteil aufweist, der sich dazwischen erstreckt; und wobei das kontinuierliche Materialmuster eine Vielzahl von Abstandshaltern bildet, die radial von dem äußeren Umfangsteil vorstehen und konfiguriert und angeordnet sind, um einen Raum zwischen dem äußeren Umfangsteil der ersten Filterplatte und dem Gehäuse zu halten.
Kantenfilteranordnung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß; und ein Filterelement, welches innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welches erste und zweite Filterplatten aufweist, und Abstandshaltermittel, die zwischen den ersten und zweiten Filterplatten angeordnet sind, um einen Abstand zwischen den ersten und zweiten Filterplatten zu halten, und um einen Flußkanal zu bilden, der sich im allgemeinen radial innerhalb des Gehäuses erstreckt, wobei der Flußkanal zwischen den ersten und zweiten Filterplatten und den Abstandshaltermitteln definiert ist, wobei der Flußkanal innere und äußere Flußtore bzw. Durchlässe besitzt, wobei das innere Flußtor radial innerhalb des äußeren Flußtors angeordnet ist, und wobei die Abstandshaltermittel aus einem kontinuierlichen Materialmuster geformt werden, welches sich zwischen den ersten und zweiten Filterplatten erstreckt; wobei das Gehäuse und das Filterelement konfiguriert und angeordnet sind, um einen Strömungsmittelfluß vom Einlaß zu einem der Tore zu leiten, wobei das erste Tor bemessen ist, um den Durchlaß von Schmutz dort hindurch zu blockieren, der in dem Strömungsmittel enthalten ist, wenn das Strömungsmittel vom Einlaß zum Auslaß des Gehäuses läuft.