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1. Anwendungsgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Filteranordnungen. Die typische Anwendung betrifft
Flüssigkeitsfilter-Anordnungen,
z. B. Filteranordnungen zum Filtern von flüssigen Schmiermitteln (Ölen), Brenn-
und Kraftstoffen und Hydraulik-Medien, o.dgl. Die Erfindung betrifft eine
Filteranordnung, die niedrige Ablagerungspegel der während einer
Wartungsoperation in einem Flüssigkeitsfiltergehäuse verbleibenden
Verunreinigungen gewährleistet.
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2. Stand der
Technik
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Im
allgemeinen funktionieren Flüssigkeitsfilter
durch den Einsatz eines Filtermediums in einem Flüssigkeitsstrom.
Während
des Betriebes wird Schmutz oder Sedimentmaterial, das aus der Flüssigkeit
ausgefiltert wird, auf oder in dem Filtermedium gesammelt. In vielen
Fällen
wird eine Filterpatrone verwendet, die periodisch aus der Filteranordnung ausgebaut
und ersetzt wird.
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Bei
einigen Systemen wird die Filterpatrone von aussen nach innen durchströmt. In diesem
Fall bedeutet dies, dass die zu filternde Flüssigkeit während der Filterung gegen eine äussere Peripherie
eines Filtermediums und durch das Filtermedium in einen inneren
Raum (Sauberflüssigkeitsraum)
geführt wird.
Wenn diese Konfiguration eingesetzt wird, werden durch die Strömung gegen
die äussere
Oberfläche
des Filtermediums Verschmutzungen bzw. Sedimente an der äusseren
Oberfläche
des Filtermediums zurückgehalten.
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Während der
periodischen Wartung wird eine Filterpatrone einschliesslich des
Filtermediums von dem Rest der Filteranordnung entfernt und ersetzt.
Wenn das Filtermedium in einer Patrone verwendet wird, die von aussen
nach innen durchströmt wird,
können
die Verunreinigungen oder Sedimente während einer Wartungsoperation
von der äusseren Oberfläche des
Filtermediums bzw. der Patrone abfallen. In Bezug auf das Halten
der Verunreinigungen an dem Filtermedium während der Wartung wurden verschiedene
Anordnungen vorgeschlagen, um zu verhindern, dass die Verunreinigungen
bzw. die Sedimente während
der Wartung von der Filterpatrone abfallen oder abrutschen. Beispiele
solcher Anordnungen sind in U.S. 6,322,297; WO 01/05485; U.S. Provisional
60/280,787; PCT application PCT/US 02/10298 (International filing
date 02/04/2002); und PCT/US 03/19112 filed 18 June 2003 beschrieben. Die
vollständige
Beschreibung aller in dem vorherigen Schriftsatz identifizierter
Referenzen wird hiermit durch Referenz in diese Erfindung eingeschlossen.
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Bei
einigen Systemen werden Sedimente in dem Gehäuse verbleiben. Dieses schliesst
Sedimente ein, die niemals die Filtermedien erreicht haben, die
in die Filteranordnungen der in dem vorangegangenen Abschnitt identifizierten
Referenzen einsetzbar sind. Die erfindungsgemässe Anwendung betrifft Techniken
und Anordnungen um dieses Problem zu beherrschen, und um nach einem
Filterpatronenaustausch niedrige Pegel von Sedimentablagerungen
in dem Gehäuse
zu gewährleisten.
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3. Beschreibung
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Flüssigkeitsfilter-Anordnungen.
Die Flüssigkeitsfilter-Anordnungen enthalten
ein Filtergehäuse,
das einen Innenraum definiert, und eine wartbare Filterpatrone,
die in dem Innenraum des Gehäuses
angeordnet ist. Die wartbare Filterpatrone besitzt einen Aufnehmer
bzw. eine Rückhalte-Konstruktion für Verunreinigungen,
so dass Verunreinigungen, die während
eines Filterbetriebes auf das Filtermedium der Patrone geladen wurden, während der
Wartungsoperation auf der Filterpatrone zurückgehalten werden. Vorzugsweise
ist die Rückhaltekonstruktion
ein positiver Aufnehmer bzw. eine positive Rückhaltekonstruktion, was bedeutet,
dass die Ablagerungen so in der wartbaren Patrone eingeschlossen
werden, dass sie während
der Wartungs-Operation
nicht zufällig
abgeschüttelt
werden können.
Eine solche positive Rückhaltekonstruktion ist
eine Hülsen/Ventil-Konstruktion,
wie sie in PCT application PCT/US03/19112 filed 18 June 2003 beschrieben
ist und durch Referenz hier eingeschlossen wird.
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Das
Filtergehäuse
besitzt ferner eine Strömungskonfiguration,
die niedrige Ablagerungspegel gewährleistet. Der Begriff „Strömungskonfiguration mit
niedrigem Ablagerungspegel" bezieht
sich in diesem Zusammenhang auf die Konfiguration der internen Baugruppen
des Gehäuses,
die sicher stellt, dass, wenn im Gebrauch eine Flüssigkeitsströmung stattfindet,
Sedimente im Flüssigkeitsstrom
in Suspension bleiben und nicht in Toträumen innerhalb des Gehäuses ausfallen.
Der Begriff „niedriger
Ablagerungspegel" bezieht
sich in diesem Zusammenhang auf die Tatsache, dass geringere Ablagerungswerte akzeptabel
aber nicht erwünscht
sind. Vorzugsweise werden keine Sedimente in dem Gehäuse abgelagert,
sondern im bevorzugten Betrieb innerhalb der Rückhaltekonstruktion der wartbaren
Filterpatronen. Der Begriff „niedriger
Ablagerungspegel" schliesst
in diesem Zusammenhang auch „keine" Ablagerungen ein.
In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „Gebrauch" auf eine Flüssigkeitsströmung und einen
Betrieb im Gegensatz zu einem Stillstand mit ungefiltertem Öl um die
Aussenseite der wartbaren Filterpatrone, in diesem Zustand dürfen einige
Ablagerungen auftreten. Diese letzteren Ablagerungen werden im allgemeinen
Ablagerungen einer Art sein, die wieder in die Flüssigkeit
eintreten, wenn die Flüssigkeit
wieder in Strömung versetzt
wird. Im allgemeinen ist eine „Strömungskonfiguration
mit niedrigem Ablagerungspegel" gegeben
durch: Trennen der Ausrüstung
von der normalen Flüssigkeitsströmung durch
die Flüssigkeitsfilter-Anordnung;
Ablassen der Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitsfilter-Anordnung
und Entfernen der Filterpatrone und schliesslich Inspizieren des
Innenraumes des Gehäuses.
Eine Situation in der keine Sedimentablagerungen im Gehäuse beobachtet
werden, oder nur sehr geringe Sedimentablagerungen beobachtet werden,
ist eine „Strömungs-Konfiguration mit
geringem Ablagerungspegel".
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Die
beschriebene bevorzugte Flüssigkeitsfilter-Anordnung
besitzt eine Wirbelströmungs-Einlasskonstruktion,
so dass die bevorzugte Flüssigkeitsströmung einen
Wirbel bildet. Die Wirbelströmungs-Einlasskonstruktion
ist so konfiguriert, dass die Flüssigkeit
in einer Wirbelströmung
in das Filtergehäuse
geführt
wird, wobei mindestens ein Teil der Strömung um die wartbare Filterpatrone
geführt
wird. Bevorzugte Wirbelströmungs-Anordnungen
werden beschrieben.
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Verschiedene
alternative Arten von Anordnungen mit Komponenten, die allgemein
im Vorangegangenen charakterisiert sind, werden beschrieben. Bei
einer Art ist die Filterpatrone in einem gewissen Abstand von einer
Stirnwand des Filtergehäuses
angeordnet und die Strömungseintritts-Anordnung
ist so konfiguriert, dass Flüssigkeit
anfangs in oder durch diesen Abstand geführt wird. Bei einer anderen Anordnungsart
ist die Filterpatrone so angeordnet, dass sie an der Stirnwand des
Filtergehäuses
anliegt, und die Strömungseintritts-Anordnung ist so
konfiguriert, dass die Flüssigkeitsströmung anfangs
in einen Ringraum zwischen der Filterpatrone und der Seitenwand
des Gehäuses
geführt
wird.
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Betriebsverfahren,
Anordnungen und Gebrauch werden ebenfalls beschrieben.
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3. Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigt:
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1 einen
schematischen Querschnitt einer erfindungsgemässen Filteranordnung
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2 einen
schematischen Querschnitt 2-2 gemäss 1;
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3 eine
Ansicht analog 2, die eine erste alternative
Ausführungsform
darstellt;
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4 einen
schematischen Seitenquerschnitt einer Filteranordnung gemäss einer
zweiten alternativen erfindungsgemässen Ausführungsform;
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5 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Filterpatrone, die in
die Filteranordnung gemäss 1 einsetzbar
ist;
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6 einen
teilweise geschnittenen seitlichen Aufriss einer Filterpatrone gemäss 5;
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7 eine
perspektivische Aussenansicht einer Filteranordnung im wesentlichen
gemäss 1;
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8 einen
schematischen Querschnitt einer Filteranordnung gemäss 7 im
Zustand der Filterströmung;
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9 eine
vergrösserte
fragmentarische Ansicht eines Teiles der 8;
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10 einen
Querschnitt analog 8, jedoch im Zustand einer Nicht-Strömungsperiode;
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11 eine
vergrösserte
fragmentarische Ansicht eines Teiles der 10;
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12 eine
Darstellung eines in der Filteranordnung gemäss 6 eingesetzten äusseren
Hülsenelementes;
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13 eine
vergrösserte
fragmentarische Ansicht eines Teiles der 12;
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14 eine
vergrösserte
fragmentarische Ansicht einer Rippenkomponente, die in einer Hülse gemäss 12 einsetzbar
ist;
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15 eine
schematische Ansicht einer Ventilfolie, die in erfindungsgemässen Ventilanordnungen
einsetzbar ist;
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16 eine
schematische Ansicht einer Ventilfolie, die in erfindungsgemässen Anordnungen einsetzbar
ist;
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17a-L eine schematische Darstellung alternativer
Schnittventil-Definitionen,
die in erfindungsgemässen
Filteranordnungen einsetzbar sind;
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18 eine
Darstellung einer alternativen äusseren
Hülse,
die in einer erfindungsgemässen
Filteranordnung einsetzbar ist;
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19a-19f Beispiele
alternativer Öffnungsformen,
die in erfindungsgemässen äusseren Hülsen einsetzbar
sind;
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20 eine
Ansicht analog 1 einer alternativen Konfiguration;
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21 eine
vergrösserte
fragmentarische schematische Darstellung einer weiteren alternativen Hülse/Ventilkonfiguration.
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4. Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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4.1 Allgemeine Beschreibung
der Konstruktionen und Prinzipien
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Im
allgemeinen betrifft die Erfindung Fluidfilter, typischerweise Flüssigkeitsfilter.
Eine typische Verwendungs-Umgebung wird die Verwendung als Schmiermittel
(Öl)-Filter,
Hydraulik-Filter oder Motor-Kraftstoff-Filter sein. Obwohl die beschriebenen Techniken
in verschiedenen Zusammenhängen
einsetzbar sind, werden sie in einer solchen Einsatzumgebung beschrieben.
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Im
allgemeinen besteht die typische Anwendung in Verbindung mit einem „Patronen"-Filtertyp. In diesem
Zusammenhang wird der Begriff „Patrone" im allgemeinen in
Bezug auf einen Flüssigkeitsfilter
verwendet, in dem ein Filtermedium enthaltendes Element ein ausbaubares
und ersetzbares (d.h. wartbares) Element in Bezug zu einem Filtergehäuse ist. D.h.,
während
der Wartung wird das Gehäuse
beibehalten und die Filterpatrone wird entfernt und ersetzt. Die
hier beschriebenen Techniken und Anordnungen sind insbesondere für solche
Anwendungen gut geeignet, und die hier beschriebenen Ausführungsformen
sind Patronen-Typ-Arten.
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In
dieser Beschreibung wird die Filteranordnung als Flüssigkeitsfilteranordnung
mit „niedrigem Ablagerungspegel" charakterisiert.
Mit dem Begriff „niedriger
Ablagerungspegel" ist
gemeint, dass nach einer normalen Betriebsperiode mit einer beschriebenen
Filterpatrone während
der Wartung, d.h., wenn die Filterpatrone entfernt wird, der Betrag
der Sedimentablagerungen in dem Filtergehäuse relativ gering ist, resultierend
aus der vorteilhafteren Konfiguration im Vergleich zu einer Anordnung
ohne die charakteristischen Eigenschaften, die zu dieser niedrigen
Sedimentablagerung führen.
Der Begriff „niedriger
Ablagerungspegel" ist
anwendbar, wenn, nachdem die Flüssigkeits-Strömung durch
die Filteranordnung abgeschaltet worden ist, die Flüssigkeit
aus der Filteranordnung abgelassen worden ist und die Filterpatrone
entfernt worden ist, entweder keine Ablagerungen in dem Gehäuse sichtbar
sind, oder nur sehr geringe Ablagerungen vorhanden sind, die innerhalb der
Spezifikationen des Geräteherstellers
akzeptabel sind. D. h., der Ablagerungsbetrag wird als „niedrig" betrachtet, zumindest
ist er unter diesen Umständen ausreichend
niedrig, wenn keine Reinigung oder Entfernung der Ablagerungen im
Rahmen der normalen Wartungsoperation erforderlich ist.
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In 1 kennzeichnet
die Bezugszahl 1 generell eine erfindungsgemässe Flüssigkeitsfilter-Anordnung.
Die in 1 dargestellte Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 ist
in schematischer Form dargestellt. Sie enthält: ein Gehäuse 3, mit einer Seitenwand 3a und
einer Stirnwand 3b; und eine ausbaubare und austauschbare
(d. h., wartbare) Filterpatrone 4. Die Gehäusestirnwand 3b ist
ein Endstück 8,
das ein Teil der Ausrüstung
sein kann, auf der die Filteranordnung 1 montiert ist.
Die Seitenwand 3a des Flüssigkeitsfilter-Gehäuses kann
in einigen Fällen
trennbar von dem Filterendstück 8 befestigt
sein.
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In
dieser Beschreibung wird der Begriff „Filteranordnung" und Varianten davon
verwendet, um Bezug auf die Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 einschliesslich
des Endstückes 8 zu
nehmen, unabhängig
davon, ob die Gehäuseteile
miteinander integriert oder trennbar sind; und selbst dann wenn
das Endstück 8 Teil
der Ausrüstung
ist auf der die Filteranordnung 1 montiert ist.
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Die
in 1 dargestellte Filteranordnung 1 besitzt
einen Flüssigkeits-Eintrittskanal 10 und
einen Flüssigkeits-Austrittskanal 11.
Im allgemeinen tritt die zu filternde Flüssigkeit in den Eintrittskanal
in Richtung des Pfeils 12 ein. Sie wird dann in einen Raum 14 für ungefilterte
Flüssigkeit
geleitet, der innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet
ist, und teilweise von der äusseren
Seitenwand 3a des Gehäuses 3 gebildet
wird. In diesem Fall ist die Filterpatrone 4 eine Filterpatrone 4a mit
Strömungsrichtung
von aussen nach innen, so dass während
der Filterung die Flüssigkeit
durch das Filtermedium 4b der Filterpatrone 4 in
allgemeiner Richtung der Pfeile 15 in den Zentralraum 16 geführt wird.
Die gefilterte Flüssigkeit
wird dann aus dem Zentralraum 16 zu dem Austrittskanal 11 geführt. Bei
der speziellen beispielhaften Ausführungsform gemäss 1 wird
die Flüssigkeit
aus dem Zentralraum 16 in einen Kopf 18 eines
Standrohres 19, abwärts
durch das Standrohr 19 und von dem Bodenende 20 der
Filterpatrone 4 nach aussen geführt, d. h., sie wird durch
einen Austritt 22 in den Austrittskanal 11 des
Filterendstückes 8 geführt.
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In
dieser Beschreibung wird das Standrohr 19 manchmal als
mit dem Austrittskanal 11 in „gefilterter Flüssigkeits-Strömungsverbindung
stehend" bezeichnet.
Durch diesen Ausdruck und Varianten davon ist gemeint, dass gefilterte
Flüssigkeit
innerhalb eines internen Kanals 19a des Standrohres 19 in den
Austrittskanal 11 strömt,
ohne den Raum 14 für ungefilterte
Flüssigkeit
zu passieren.
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Die
Filteranordnung wird periodisch gewartet, wobei die Filterpatrone 4 aus
der Filteranordnung ausgebaut wird, um sie üblicherweise durch eine neue
Filterpatrone zu ersetzen. Bei der dargestellten Filteranordnung 1 wird
dies durchgeführt,
durch die Entfernung des Deckels 25 von der Seitenwand 3a, wodurch
der Zugang zu einer eingesetzten Filterpatrone 4 freigegeben
wird. Die spezielle dargestellte Filterpatrone 4 kann aus
dem Gehäuse 3 entfernt werden,
indem sie in Richtung des Pfeils 28 gezogen wird, nachdem
der Deckel 25 entfernt worden ist, d. h., durch ein Oberteil 25a der
Filteranordnung 1 entfernt worden ist.
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Es
können
die verschiedensten Anordnungen verwendet werden, um einen geeigneten
Strömungsweg
durch die Filteranordnung 1 und das Filtergehäuseendstück 8 zu
definieren. Was generell erforderlich ist, ist die gefilterte Flüssigkeit
von der ungefilterten Flüssigkeit
zu trennen. Bei der dargestellten Filteranordnung ist die Filterpatrone 4 mit
einer geschlossenen Endkappe 31 und einer offenen Endkappe 32 ausgerüstet, so
dass nur eine Dichtung an der Endkappe 32 zwischen der
Filterpatrone 4 und dem Rest der Filteranordnung 1 erforderlich
ist, um zu verhindern, dass ungefilterte Flüssigkeit in den Austrittskanal 11 strömt. Diese
Dichtung kann auf verschiedene Weisen vorgesehen werden, üblicherweise
wird ein O-Ring 40 oder eine ähnliche Struktur eingesetzt.
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Bei
einer typischen Konstruktion wird das Standrohr 19 separat
von dem Filtergehäuse-Endstück 8 gefertigt
und dann damit verbunden. In diesen Fällen kann eine Dichtung zwischen
dem Standort 19 und dem Filtergehäuse-Endstück 8 wünschenswert
sein, um unerwünschte
Leckagen dazwischen zu vermeiden.
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Zahlreiche
Modifikationen der Filteranordnung 1 sind möglich, ohne
von dem erfindungsgemässen
Prinzip abzuweichen. Z. B., können
verschiedene Bypass-Strömungsanordnungen
mit einem Bypass-Filter und einem Bypass-Ventil, als auch alternative
Anordnungen einiger der Komponenten verwendet werden.
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Im
typischen Betrieb wird die Flüssigkeitsfilter-Anordnung 1 verwendet,
um Verunreinigungspartikel, die von dem Flüssigkeitsstrom mitgetragen
werden, aus dem zu filternden Flüssigkeitsstrom
zu entfernen. Eine Aufgabe der Erfindung ist, niedrigere Ablagerungspegel
(in einigen Fällen
keine sichtbaren Ablagerungspegel) von Verunreinigungen oder Sedimenten
innerhalb des Gehäuses 3 während einer Wartungsoperation
zu gewährleisten.
Dies wird durch die Kombination von zwei allgemeinen Eigenschaftsarten
erreicht:
- 1. Eine Strömungskonfiguration mit niedrigem
Ablagerungspegel, die sicherstellt, dass sich Sedimentpartikel während des
Filterbetriebes nicht mit unerwünschten
Pegeln innerhalb des Gehäuses ansammeln
oder ablagern; und
- 2. Eine Verunreinigungen zurückhaltende
Eigenschaft der Patrone 4, um zu verhindern, dass Verunreinigungspartikel,
die auf der Filterpatrone angesammelt wurden, während der Wartungsoperation
in das Gehäuse 3 abfallen.
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4.2 Strömungsanordnung
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Um
während
des Filterbetriebes das Ausfallen von Sedimenten aus dem Flüssigkeitsstrom
in Teile des Gehäuses
zu vermeiden, wird dem Gehäuse
eine gewünschte
Strömungskonfiguration
gegeben. Diese Strömungskonfiguration
unterstützt,
dass während
die Flüssigkeit
strömt
Sedimente in der Flüssigkeit
suspendiert bleiben, so dass die Sedimente in die Filterpatrone
geführt
werden und sich nicht in Teilen des Gehäuses ansammeln. Im allgemeinen
beinhaltet eine solche Strömungskonfiguration
das folgende:
- a. eine bevorzugte Strömungseintritts-Anordnung;
und
- b. eine Strömungskonfiguration
des Gehäuseinneren,
die eine niedrige Sedimentablagerung bewirkt.
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Diese
beiden genannten Eigenschaften sind generell in der schematischen
Darstellung 1 gezeigt. Als erstes wird auf
eine Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 hingewiesen.
Die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 der
dargestellten Ausführungsform
bildet einen Eintritt, der so konfiguriert ist, dass der Flüssigkeitsstrom
aus dem Eintrittskanal 10 in das Innere des Gehäuses 3 in
einer kreisförmigen
Richtung geführt
wird. Die spezielle in 1 dargestellte Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 ist
in Blickrichtung vom Kopf oder Deckel 25 abwärts für eine Strömung im
Gegenuhrzeigersinn orientiert. Eine entgegengesetzte Strömungsrichtung
kann auch verwendet werden.
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Die
Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 kann
auf verschiedene Arten vorgesehen werden. Wenn z. B. das Filterendstück ein Gussmetallstück ist,
kann die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 ein
integraler Teil dieses Gussteils sein.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
kann die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 eine Leitschaufeleinrichtung
sein, die mit einem Teil der Filteranordnung verbunden ist, die
den Flüssigkeitsstrom
von dem Eintrittskanal 10 erhält und diesen Strom in ein
bevorzugtes Strömungsmuster
richtet.
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Im
allgemeinen ist die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 in 1 schematisch
dargestellt. Es ist nicht beabsichtigt, dadurch den Grad des Reliefs
und die spezielle Form zu spezifizieren. Es ist nur die bevorzugte
relative Position dargestellt. Zahlreiche Formen und Konfigurationen
für bevorzugte
Strömungen
und Strömungscharakteristiken können vorgesehen
werden.
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Allgemein
ausgedrückt,
ist das bevorzugte Strömungsmuster
ein Strömungsmuster,
das sicherstellt: (a) dass die Flüssigkeit ausreichend in Bewegung
bleibt, um Materialpartikel während
des Filterbetriebes in Suspension zu halten; und (b) dass in der
Strömung
keine Toträume
entstehen, in denen sich während
des Filterbetriebes Sedimente absetzten können. Ein typisches bevorzugtes
Strömungsmuster
ist ein Wirbelstrommuster, bei dem die Flüssigkeit in ein kreisförmiges oder
spiralförmiges
Strömungsmuster
um die Filterpatrone 4 versetzt wird.
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Bei
der in 1 dargestellten speziellen Anordnung ist die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60 eine
Wirbelstrom-Eintritts-Einrichtung 60a, die so angeordnet
ist, dass die Strömung
in den Innenraum 61 des Gehäuses 3 an einer dem
Ende 3b des Gehäuses 3 benachbarten
Stelle in Abstand von der Wand 3a und benachbart zum Standrohr 19 eingeführt wird.
Dadurch gibt es keine Stelle unterhalb entweder der Filterpatrone 4 oder
der Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 60,
an der Sediment ausfallen oder leicht eingeschlossen werden kann. Dies
ist eine vorteilhafte Konfiguration.
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Eine
Wirbelströmungs-Konfiguration
des Gehäuseinneren
mit Niedrigablagerungspegel wird generell dadurch erreicht, dass
dem Innenraum 61 des Gehäuses 3 eine Konfiguration
gegeben wird, die frei von Protuberanzen oder Vorsprüngen (ausser
des Einlasses 60) in dem Strömungsweg der Flüssigkeit ist.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der untere interne Teil 61a des
Gehäuses 3 frei
von jeglichen Protuberanzen in den Flüssigkeitsstrom ist, ausser der
Wirbelstrom-Eintritts-Einrichtung 60. Das bedeutet, dass
während
des Betriebes in der unteren Region 61a nur geringe Turbulenzen
auftreten, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass Sedimente aus der Flüssigkeitsströmung ausfallen,
reduziert wird. Wenn in dieser Beschreibung der untere Teil 61a des
Gehäuses 3 angesprochen
wird, ist damit der Teil des Gehäuses 3 gemeint,
der sich entlang der Filterpatrone 4 aufwärts bis
zu einem Niveau von 40 % der Höhe
der Filterpatrone 4 erstreckt. Vorzugsweise ist das Gehäuse in seinem
Innenraum 61 über
seine gesamte Höhe
frei von strömungsbehindernden
Protuberanzen.
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Die
in 1 dargestellte spezielle Flüssigkeitsfilteranordnung 1 ist
eine Flüssigkeitsfilteranordnung,
in der die Filterpatrone 4 in einem Abstand 46 von
einem Ende 45 des Gehäuses 3 angeordnet
ist; speziell ist der Abstand 46 zwischen der Patrone 4 und
dem Filterendstück 8 vorgesehen.
Dies gestattet der Flüssigkeitsströmung in
einem kreisförmigen Muster
zwischen dem Element 4 und dem Endstück 8 Sedimentablagerungen
zu verhindern. Solche Anordnungen sind besonders geeignet für den Einsatz einer
Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung,
die eine bevorzugte Eintrittsströmung
erzeugt, z. B. kreisförmig
oder wirbelförmig.
Im allgemeinen wird der Raum 46 durch einen mechanischen
Anschlag zwischen der Filterpatrone 4 und irgendeinem Teil der
Filteranordnung 1 sichergestellt, der verhindert, dass
die Patrone 4 dicht an das Ende 45, d. h. an das Endstück 8 gedrückt wird,
wenn die Filteranordnung 1 zusammengebaut ist. In dem in 1 dargestellten Fall
ist für
diese Regelung ein Anschlag 47 oder eine Schulter vorgesehen.
Natürlich
kann der Anschlag auch am entgegengesetzten Ende des Elementes vorgesehen
werden.
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20 zeigt
eine alternative Filteranordnung, bei der jedoch die Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 benachbart
zur Seitenwand 3a angeordnet ist, aber generell immer noch
mit einem Abstand 44 zwischen dem Element 4 und
der Stirnwand 8, in das einige Flüssigkeit aus der Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 eingeführt wird.
Das stellt sicher, dass es in diesem Bereich keinen Totraum gibt,
in dem Sedimente eingeschlossen oder angesammelt werden können. In 20 sind analoge
Komponenten der 1 durch gleiche Bezugszahlen
gekennzeichnet. Natürlich
sind Anordnungen des Eintritts zwischen den Extremen gemäss 1 und 20 möglich.
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In
einigen Anordnungen sitzt die Filterpatrone 64 auf dem
Endstück 8 des
Gehäuses 63 auf, wenn
sie installiert ist. Eine solche Anordnung ist in 4 dargestellt.
Die Anordnung gemäss 4 ist gegenüber den
Anordnungen gemäss 1 und 20 nicht
bevorzugt, da der in 4 ersichtliche Anschlag A zwischen
dem Filterelement 64 und dem Endstück 68 während des Betriebes
Sedimentablagerungen einfangen kann. Jedoch sind Konfigurationen
wie in 4 dargestellt immer noch erfindungsgemässe Strömungs-Konfigurationen mit
niedrigem Ablagerungspegel.
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Die
in 4 dargestellte Flüssigkeitsfilter-Anordnung 62 besitzt
ein Gehäuse 63,
eine in dem Gehäuse 63 eingesetzte
Filterpatrone 64, die ausbaubar und ersetzbar, d. h., wartbar
ist und die mit einem Filterendstück 68 eingebaut ist.
Das Filterendstück 68 besitzt
einen Eintrittskanal 70 und einen Austrittskanal 71.
Das Gehäuse 63 besitzt
eine Seitenwand 66 und einen Wartungsdeckel 82.
Im Betrieb fliesst Flüssigkeit
durch den Eintritt 70 und wird in Richtung der Pfeile 72 in
den Raum für
ungefilterte Flüssigkeit 74 geleitet.
Die Flüssigkeit
strömt
dann durch die Patrone 64 in Richtung der Pfeile 75 in
den Zentralraum 76. Sie strömt dann wie durch die Pfeile 79a gekennzeichnet
in das Standrohr 79 und dann abwärts in den Austrittskanal 80 des
Filterkopfes 68, um durch den Austritt 71 auszutreten.
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Pfeile 81 kennzeichnen
ein Strömungsmuster
mit niedrigerem Ablagerungspegel, das aus der Flüssigkeitsströmung durch
den Bereich 74 resultiert, insbesondere durch ein Wirbelströmungsmuster.
Im allgemeinen ist die Filteranordnung im Bereich 82 mit einer
Eintritts-Strömungsrichtungs-Einrichtung 460 ausgerüstet, um
ein bevorzugtes Strömungsmuster zu
bewirken, z. B. einen wirbelförmigen
oder einen kreisförmigen
Strömungseintritt
der Flüssigkeit.
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Zwischen
der Patrone 64 und einem Restteil des Gehäuses 63 ist
eine Dichtung erforderlich, z. B. bei 64a. Die Patrone 64 kann
analog der Patrone 4 gamäss 1 konfiguriert
sein, obwohl alternative Ausführungsformen
möglich
sind.
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4.3 Schmutzrückhalte-Eigenschaft
der Patrone
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Wie
oben beschrieben, ist im allgemeinen eine Eigenschaft der erfindungsgemässen Filterpatronen
die Zurückhaltung
von Verunreinigungen auf der Filterpatrone. Vorzugsweise bewirkt
diese Eigenschaft, dass Sedimente, die auf die Filterpatrone geladen
wurden, auf der wartbaren Filterpatrone gehalten werden, ohne dass
sie Gefahr laufen während der
Wartung abgeschüttelt
zu werden. Eine solche Eigenschaft wird manchmal als positive Rückhalteeigenschaft
bezeichnet. Eine bevorzugte Form ist eine Form, die die Filterpatrone
zwischen ihren einander gegenüberliegenden
Endkappen umgibt.
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Die
Beschreibung und Beispiele brauchbarer Anordnungen sind in PCT/US03/19112
filed 18 June 2003 gegeben, die komplette Beschreibung ist durch Referenz
in diese Erfindung eingeschlossen. Ein ausgewählter Teil dieser Beschreibung
ist in Verbindung mit 5-19f hiermit
eingeschlossen.
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In 5 ist
eine Filterpatrone 110 dargestellt, die einsetzbar ist,
um eine Rückhalteeigenschaft
für Verschmutzungen
zu gewährleisten.
Die Patrone 110 kann z. B. entweder in der Form der Patrone 4 oder
in der Form der Patrone 64 konfiguriert sein, je nachdem
was benötigt
wird.
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Im
allgemeinen besitzt die Patrone 110 ein Filtermedium 112,
das sich zwischen einander gegenüberliegenden
Endkappen 113 und 114 erstreckt. Die Endkappe 113 wäre analog
zur Endkappe 32 gemäss 1.
Die Endkappe 114 ist eine geschlossene Endkappe und würde der
Endkappe 31 1 entsprechen.
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Für die dargestellte
spezielle Anordnung besitzt die Endkappe 114 radiale Nocken 114a zur
Zentrierung. Ein dargestellter O-Ring 119 würde an der Endkappe 113 positioniert,
um eine Dichtung mit einem Teil eines Gehäuses, z. B. eines Standrohres wie
das Standrohr 19 gemäss 1 zu
bilden.
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Die
positive Rückhalteeigenschaft
für Verschmutzungen
wird durch eine Hülse/Ventil-Konstruktion 130 (oder
Stützelement/Ventil-Konstruktion) gewährleistet.
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Die
in 5 und 6 dargestellte spezielle Hülse/Ventil-Konstruktion 130 ist
so angeordnet, dass sie sich entlang des Filtermediums 112 erstreckt,
spezifisch entlang und um die stromaufwärtige Seite 116a.
(In der dargestellten Ausführungsform umschliesst
oder umgibt die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 das
Filtermedium 116, und während
des Filterbetriebes strömt
die Flüssigkeit
in Richtung des Pfeils 117 gemäss 6 von aussen
nach innen). Typischerweise würde
eine Innenfläche 130a der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit
einem minimalen Spalt von ungefähr
0,5 mm bis 10,0 mm in Abstand von dem Filtermedium 116 angeordnet.
Der Zweck des Spaltes wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung
ersichtlich; er gestattet einen unbelasteten Betrieb der nachstehend
beschriebenen Ventile der Hülse/Ventil-Konstruktion 130.
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Die
Hülse/Ventil-Konstruktion 130 der
dargestellten Ausführungsform
enthält
zwei Komponenten: eine perforierte Stützhülse 135 und eine intern
angeordnete Ventilfolie 136. Bei einem typischen Betrieb funktioniert
die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 wie nachstehend
detaillierter beschrieben: (a) während des
normalen Filterbetriebs gestattet sie die Flüssigkeitsströmung, die
Verunreinigungen oder Sedimente mit sich trägt, durch die perforierte Stützhülse 135 und
das Ventil 136 in das Filtermedium 112; und (b) wenn
der Strömungsdruck
reduziert oder unterbrochen wird, hält sie Verunreinigungen oder
Sedimente zwischen der Ventilfolie 136 und dem Filtermedium 112 fest,
während
die Filterpatrone 110 gewartet wird, d. h. ausgebaut und
ersetzt wird. Bei einer in den Zeichnungen dargestellten typischen
Ausführungsform
sind die beiden Komponenten der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 individuell
vorgefertigt und für
den Betrieb zusammengebaut. Die Details der typischen Konstruktion
und des Betriebes einer bevorzugten äusseren perforierten Stützhülse 135 und
einer Ventilfolie 136, die diese Funktion bewirken, werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
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5 zeigt
die Filterpatrone 110 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
Die einzelnen Komponenten sind sichtbar, namentlich: der O-Ring 119,
die Endkappen 113 und 114, das Filtermedium 112,
die innere Hülse 125 und
die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit
der perforierten Stützhülse 135 (in diesem
Fall eine äussere
Stützhülse) und
der Ventilfolie 136. Es ist zu beachten, dass in 5 ersichtlich ist,
dass die Endkappe 114 drei radial nach aussen ragende Nocken
oder Erhebungen 114a besitzt, die an dem äusseren
Umfang der Endkappe 114 mit gleichen Abständen zueinander
angeordnet sind. Diese optionalen Nocken 114a unterstützen die
Zentrierung der Filterpatrone 110 in einem Gehäuse während des Betriebes.
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Im
allgemeinen besitzt die perforierte Stützhülse 135 mindestens
eine, typischerweise aber mehrere Öffnungen 139; in der
dargestellten Ausführungsform
ist die perforierte Stützhülse 135 eine
zylindrische äussere Hülse. Die
Ventilfolie 136 besitzt mindestens ein, typischerweise
aber mehrere Ventile 114. Z. B. kann während des Zusammenbaus je ein Ventil 140 jeder Öffnung 139 zugeordnet
oder benachbart zu jeder Öffnung 139 angeordnet
werden, obwohl Alternativen möglich
sind. Zum gegenwärtigen
Zeitpunkt ist nicht ersichtlich, dass eine bestimmte Anzahl von Öffnungen 139 oder
Ventilen 140 erforderlich ist; ein gewisser Vorteil ergibt
sich aus einer einzelnen Öffnung 139.
Es ist zu erwarten, dass die Zahl der Öffnungen eine Entscheidungsfrage
ist, abhängig
von: dem gewünschten
Filterdurchsatz, dem bevorzugten Druckverlust und anderen Parametern, die
von System zu System variieren. Es ist zu erwarten, dass ein typischer
Filter mindestens 10, üblicherweise
mindestens 20 und oft mindestens 100 (z. B. bis zu 1000) Öffnungen 139 in
der Hülse 135 und mindestens
10, üblicherweise
mindestens 20 und oft mindestens 100 (z. B. bis zu 1000) Ventile 140 in
der Ventilfolie 136 besitzt. Es ist auch zu erwarten, dass die
Hülse 135 mindestens
5 % porös, üblicherweise 10
% bis 50 % porös
ist; und die Ventile 140 mindestens 10 % und typischerweise
30 bis 80 % der Oberfläche
der flexiblen Ventilfolie 136 belegen.
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Im
allgemeinen sind die Ventile 140 geschnittene Ventile 141,
d. h. jedes Ventil ist das Ergebnis oder mehrerer Schnitte durch
die Ventilfolie 136. Verschiedene Arten, Formen und Grössen geschnittener Ventile 141 können verwendet
werden. Die in 12 dargestellte spezielle Ausführungsform
verwendet geschnittene Ventile 141, die durch bogenförmige U-förmige Schnitte
gebildet wurden; in diesem Fall ist der Boden (oder die Mitte) jedes
U weitgehend in die gleiche Richtung „ausgerichtet" und die U's sind in „Umfangsrichtung" entlang des Filtermediums 112 verteilt.
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In
diesem Zusammenhang ist mit dem „Boden" des bogenförmigen U die bogenförmige Mitte 141a gemeint
im Gegensatz zu den geraden Schenkeln 141b; und der Begriff „ausgerichtet" bezieht sich auf
die Richtung in die der Bogen jedes U zeigt, wenn das Zentrum jedes
U als Spitze eines Pfeils betrachtet wird. Der Begriff „in Umfangsrichtung" entlang des Filtermediums
bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen Ring, der das Filtermedium 112 umgibt,
im Gegensatz zu einer Ausrichtung entlang der Achse des Filtermediums.
Wenn der Begriff "U-förmig" oder Varianten davon
verwendet werden, ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass
die gegenüberliegenden
Schenkel 141b sich parallel zueinander erstrecken, es sei
denn es ist spezifiziert.
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Mit
Bezug auf 5 ist zu beachten, dass bei
vielen Materialien, aus denen die Ventilfolie 136 hergestellt
sein kann, einige der Ventile 141 dazu neigen können, sich
von dem Rest 136b der Ventilfolie 136 nach aussen
zu biegen, wenn die Ventilfolie 136 wie in 5 dargestellt
gekrümmt
oder gewickelt gehalten wird, ohne vollständig innerhalb der Hülse 135 zu
sein. Aus Vereinfachungsgründen
sind die Ventile 141 in 5 nicht
auf diese Weise dargestellt. Um dieses Biegen oder Herausragen zu
minimieren können
Diagonal- (oder Schräg-)
Schnitte verwendet werden, falls gewünscht. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen
erstrecken sich jedoch die Schnitte durch die Ventilfolie 136 senkrecht
zu der gegenüberliegenden
Oberfläche
der Folie 136 (wenn die Folie 136 flach ist).
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7 zeigt
eine erfindungsgemässe
Anordnung 101. Die Filteranordnung 101 besitzt
ein Gehäuse 103 mit
einem Zugangsdeckel 104. Es sind ein Eintritt 105,
ein Austritt 106 und ein Filterendstück 108 dargestellt.
Der Zugangsdeckel 104 kann von dem Rest des Gehäuses 103 entfernt
werden, um Zugang zu der eingeschlossenen Filterpatrone zu gestatten.
Falls gewünscht,
kann die Filteranordnung 101 in Übereinstimmung mit den in 1, 4 oder 28 dargestellten Filteranordnungen hergestellt werden.
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8 ist
im wesentlichen ein schematischer Schnitt 8-8 der Filterpatrone 110 gemäss 6.
In 8 ist die Filterpatrone 110 bei einem üblichen
Betriebsdruck der Flüssigkeit
während
des Filterbetriebes dargestellt, wobei die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 145 strömt. Unter
dem Betriebsdruck strömt die
Flüssigkeit
durch die perforierte äussere
Stützhülse 135 und übt dabei
einen Druck gegen eine äussere
oder stromaufwärtige
Oberfläche 136a der
Ventilfolie 136 aus. Unter der Wirkung dieses Druckes wirken
die geschnittenen Ventile 141 als Klappen 146 und
werden in eine Offenstellung gedrückt, gebogen oder verformt,
in diesem Fall nach innen, um den Durchfluss der Flüssigkeit
in Richtung auf und in das Filtermedium 112 zu gestatten.
Dies gestattet der Flüssigkeit
und den von ihr mitgetragenen Verunreinigungen in den Raum bzw.
den Spalt 149 einzutreten, der zwischen der Hülse/Ventil-Konstruktion
130 und dem Filtermedium 112 definiert ist.
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Für den Betrieb
der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 selbst
ist es ohne Bedeutung, ob die Flüssigkeitsströmung um
die Filterpatrone 110 gemäss 8 im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuhrzeigersinn gerichtet ist. In beiden Fällen funktioniert
die Hülse/Ventil-Konstruktion 130.
In Verbindung mit 2 und 3 wird jedoch
nachstehend ein Vorzug beschrieben.
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In 9 ist
eine Explosionsdarstellung eines Teils der Filteranordnung gemäss 8 dargestellt, die
die geschnittenen Ventile 141 in vergrösserter Ansicht in Richtung
auf das Filtermedium 112 verformt zeigt.
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Wenn
der Druck der Flüssigkeitsströmung in Richtung
der Pfeile 145 unterbrochen oder mindestens unter einen Öffnungsdruck
der geschnittenen Ventile 141 reduziert wird, ist die Filteranordnung 110 generell
in einem Zustand wie in 10 und 11 dargestellt. 10 zeigt
eine Ansicht weitgehend analog der Ansicht gemäss 8; es ist
keine Verformung der Klappen 146 (9) dargestellt.
Vielmehr ist jedes geschnittene Ventil 141 in einer Ruheposition,
es unterliegt keiner wesentlichen Verformung durch einen Druck.
D. h. die geschnittenen Ventile 141 (10)
verschliessen generell die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 gegen
einen Durchfluss von Verunreinigungen durch die Hülse/Ventil-Konstruktion 130.
Dies ist in 11 in einer vergrösserten
fragmentarischen Ansicht dargestellt. Dieser Zustand wird manchmal
als „positive" Zurückhaltung
von Verunreinigungen bezeichnet, da Ablagerungen positiv gegen das
Filtermedium eingeschlossen sind.
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Bei
einigen Ventil-Konfigurationen bewegen sich die Ventilklappen tatsächlich von
der Ventilfolie 136 aus nach aussen gegen (oder mindestens
in Richtung auf) die Stützhülse 135,
wenn der Druck der Flüssigkeitsströmung in
Richtung der Pfeile 145 (8) unterbrochen
wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ventile besonders
flexibel sind und wenn der Schnitt durch die Ventilfolie eine geeignete
Form besitzt, die diese Flexibilität gestattet.
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Generell,
wenn die Ventilfolie 136 unter dem Druck der Filterströmung steht,
allgemein dargestellt in 8 und 9, wird
die Ventilfolie 136 bzw. werden die geschnittenen Ventile 141 als
in ihrer „Offenposition" bezeichnet und,
wenn in der in 10 und 11 dargestellten
Konfiguration die Ventile 141 sich nach aussen in Richtung
auf oder gegen die Stützhülse 135 biegen,
d. h. nicht unter Flüssigkeitsströmungsdruck,
wird die Ventilfolie 136 oder jedes Ventil 141 als
in seiner „Geschlossenposition" charakterisiert.
Der Begriff „geschlossen" bedeutet in diesem
Zusammenhang nicht, dass die Ventilfolie 136 notwendigerweise
für die
Flüssigkeitsströmung durch
die Ventilfolie 136 verschlossen ist.
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Aus 8 bis 11 ist
die Funktion der Hülse/Ventil-Konstruktion 130 allgemein
verständlich.
Bei einem typischen Flüssigkeitsfilterbetrieb
arbeitet die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 mit
der Ventilfolie 136 in der Offen-Konfiguration gemäss 8 und 9.
In einem solchen Betriebszustand können Flüssigkeit und Verunreinigungen
(Sedimente) durch die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 zu
dem Filtermedium 112 strömen. Von der Flüssigkeit
mitgetragene selektierte Verunreinigungen werden von dem Filtermedium 112 ausgefiltert
und mindestens einige können
in dem Spalt 149 zwischen dem Filtermedium 112 und
der Ventilfolie 136 gehalten werden. Wenn jedoch der Druck
und die Flüssigkeitsströmung abgeschaltet
werden, werden die Ventile 140 nicht in die Offenposition
oder nach innen verformt. Jedoch werden die geschnittenen Ventile 141 durch
die Eigenschaften des Materials aus dem die Ventilfolie 136 hergestellt
ist geschlossen, wodurch die Verunreinigungen bzw. Sedimente innerhalb
des Spaltes 149 in der Patrone 110 zurückgehalten
werden. D. h., wenn die Filteranordnung 110 gemäss 7 geöffnet wird
und die Filterpatrone 110 entfernt wird, bleiben die Verunreinigungen
oder Sedimente auf der Oberfläche
des Filtermediums 112 oder innerhalb des Spaltes 149 innerhalb
der Filterpatrone 110 eingeschlossen.
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Eine
typische Wartungsoperation schliesst die Entfernung der beladenen
Filterpatrone 110 und den Ersatz durch eine neue Patrone
ein. Wenn die Filterpatrone 110 aus geeigneten nichtmetallischen Materialien
hergestellt ist, kann sie leicht verbrannt werden.
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In
der vorangegangenen Beschreibung sind die Ventile 140 in
der bevorzugten Ausführungsform als
geschnittene Ventile 141 charakterisiert worden. Mit dem
Ausdruck „geschnittene
Ventile" ist in
diesem Zusammenhang gemeint, dass die Ventile 140 durch
Schnitte durch einen flexiblen Film oder eine Folie gebildet werden,
aus dem die Ventilfolie 136 hergestellt wird. Die Verwendung
von geschnittenen Ventilen 141 als Ventile 140 in
einer Ventilfolie 136 wird üblicherweise bevorzugt, wegen
der einfachen Fertigung und dem einfachen Zusammenbau als auch wegen
des einfachen Betriebes. Die geschnittenen Ventile können durch
einen Matritzenschnitt hergestellt werden, obwohl auch alternative
Verfahren verwendet werden können,
z. B. chemisches Schneiden oder Laser-Schneiden.
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Obwohl
es nicht notwendig ist, dass jeder Öffnung 139 in der äusseren
Stützhülse 135 ein
geschnittenes Ventil 141 zugeordnet wird, können in manchen
Ausführungsformen
solche Zuordnungen möglich
sein. Der Begriff „Zuordnung" oder Varianten davon
bedeuten in diesem Zusammenhang, dass ein Ventil 140 deckend
oder benachbart zu einer Öffnung 139 angeordnet
ist, wenn sich die Ventilfolie 136 in der geschlossenen
Orientierung befindet. D. h. durch den Ausdruck „zugeordnet" ist nur ein Anordnungsverhältnis in
Bezug auf die Strömung
zwischen einem bestimmten Ventil 140 und einer bestimmten Öffnung 139 gemeint,
wobei üblicherweise
das Ventil 140 in Deckung oder benachbart zu der Öffnung 139 angeordnet
ist, wenn diese sich in er geschlossenen Orientierung befinden.
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Es
wird erwartet, dass bei einigen alternativen Anwendungen ein Ventil
mehreren Öffnungen zugeordnet
sein kann. Ferner kann bei einigen Anwendungen die Filteranordnung
Ventile enthalten, die nicht einer Öffnung zugeordnet sind, oder Öffnungen
die nicht direkt einem Ventil zugeordnet sind. Der Ausdruck „direkt
zugeordnet" bedeutet
in diesem Zusammenhang eine überlappende
Zuordnung.
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Für die Öffnungen 139 in
der Stützhülse 135 und
für die
geschnittenen Ventile 141 in der Ventilfolie 136 kann
eine Vielfalt von Konfigurationen verwendet werden. Bei der speziellen
dargestellten Ausführungsform
sind die Öffnungen 139 in
der äusseren Stützhülse 135 rund
(kreisförmig)
und jedes geschnittene Ventil 141 besitzt eine U-Form,
insbesondere eine bogenförmige
U-Form. Die dargestellte typische bogenförmige U-Form besitzt ein Unterteil, das
mit einem Kreisradius geformt oder geschnitten ist, üblicherweise
mindestens 2 % grösser
und typischerweise mindestens 15 % grösser als der Radius der Öffnungen 139,
wenn die Öffnungen
rund sind.
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17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i, 17j, 17k und 17L zeigen
alternative Ausführungsformen.
In jedem der Fälle
ist eine Öffnung
in der äusseren
Stützhülse 135 in
gestrichelten Linien 153 dargestellt. In jedem der Fälle ist
ein geschnittenes Ventil durch die Bezugszahl 154 gekennzeichnet,
z. B. durch 154a, 154b, 154c, 154d, 154e, 154f, 154g, 154h, 154i, 154j, 154k und 154L Durch die
Bezugszahlen 155 gekennzeichnete Kreise sind Stops oder
Endstandslöcher,
die ein Abreissen verhindern sollen.
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Aus
einer Betrachtung von 17a bis 17L wird verständlich,
dass für
einen bevorzugten Betrieb eines Ventils 140 ein geschnittenes
Ventil 141 mit einem oder mehreren Schnitten durch die Ventilfolie 136 an
einer Stelle, die einer Öffnung
in der Stützhülse 135 zugeordnet
ist, bevorzugt wird; dadurch kann während des Zusammenbaus eine Verformung
der Ventilfolie 136 den Schnitt öffnen, so dass eine Flüssigkeitsströmung durch
die Ventilfolie 136 möglich
ist; ferner besteht dadurch unter dem Einfluss der Materialeigenschaften
der Ventilfolie 136 die Tendenz entweder das Ventil 136 oder
die Stützhülse 135 zu
verschliessen, um zu verhindern, dass während der Wartung gesammelte
Verunreinigungen wieder entweder aus dem Spalt 149 oder
aus dem Filterelement freikommen. Die Konfigurationen gemäss 17a bis 17g werden
nur als mögliche alternative
Beispiele gezeigt. Die Varianten gemäss 17a, 17b, 17h, 17i und 17j werden
allgemein als „eckige
U-förmige
geschnittene Ventile" („boxed
u-shaped cut valves")
bezeichnet, wobei z.B. in 17b Stanz-Endlöcher 155 zur
Verhinderung eines Einreissens zeigt. Der Ausdruck „eckig" (boxed") betrifft in diesem
Zusammenhang eine U-Form mit zwei geraden Schenkeln 156 und
einem geraden Mittelteil. Der Begriff „eckige U-Form" („boxed
u-shape") und Varianten
davon bedeutet nicht, dass die Schenkel 156 parallel zu
einander sind, wenn es nicht spezifiziert ist.
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Die
Anordnungen gemäss 17c und 17d werden
allgemein als „geschnittene
Ventile mit einander gegenüber
liegenden Linien" („opposed live
cut valves") bezeichnet,
wobei in der Variante gemäss 17d Stanz-Endlöcher 155 zur
Verhinderung eines Einreissens dargestellt sind. In diesem Zusammenhang
bezeichnet der Begriff „geschnittene Ventile
mit einander gegenüber
liegenden Schnittlinien" („opposed
line cut valves")
zwei Schnittlinien 158, die so angeordnet sind, dass, wenn
die Ventilfolie 136 relativ zu der äusseren Stützhülse betriebsbereit positioniert
ist, die Schnittlinien an einander gegenüber liegenden Seiten einer
zugeordneten Öffnung 153 positioniert
sind. Es ist zu beachten, dass für
die spezielle Ausführungsform
gemäss 17c und 17d die
Schnittlinien im eingebauten Zustand weitgehend in Umfangsrichtung
ausgerichtet sind, d. h., um das Filtermedium 112 herum parallel
zueinander und weitgehend orthogonal zu einer Mittellinie des Zylinders.
Eine solche Ausführungsform
wird hier generell als „geschnittenes
Ventil in Umfangsrichtung" („circumferential
cut valve") bezeichnet.
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Die
Anordnungen gemäss 17e und 17f werden
generell als Ausführungsformen „geschnittener Ventile
mit einer Schnittlinie" („single
line cut valve") bezeichnet.
Der Ausdruck „eine
Schnittlinie" („single line
cut") kennzeichnet
einen Schnitt in Form einer geraden Linie 159, der jedem
Ventil zugeordnet ist. In den speziellen Anordnungen gemäss 17e und 17f ist
jedes Ventil durch einen Umfangslinienschnitt gebildet, d. h., jede
Linie erstreckt sich in Umfangrichtung um das Filtermedium und parallel
zu den anderen Schnitten. Die Schnittlinien sind weitgehend rechtwinkelig
zu einer zentralen Längsachse des
Zylinders. In dem dargestellten Fall ist jede Schnittlinie unterhalb
einer zugeordneten Öffnung angeordnet.
Naturgemäss
liegt in den Mittelreihen der Öffnungen 153 jede
Schnittlinie zwischen ein Paar der Öffnungen 153.
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Die
Anordnung gemäss 17g ist ein gekrümmter oder gerundeter U-förmiger Schnitt
mit einem Mittelteil 141a und Schenkeln 141b mit
Stanzlöchern
oder Kreisen 155 als Stanz-Entlöcher zur Verhinderung des Einreissens.
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Die
Anordnung gemäss 17h wird bezeichnet als doppelte gegeneinander
gerichtete eckige U-Form, da zwei gegeneinander gerichtete eckige U-Formen 300 verwendet
werden. Eine Variante dazu würde
eine Anordnung sein, die nicht die Stanz-Endlöcher 155 verwendet.
Eine andere Variante würde
eine Anordnung sein, die an Stelle der eckigen U-Form eine gekrümmte U-Form
für jedes
geschnittene Ventil verwendet.
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17i zeigt eine alternative eckige U-Form, bei
der die Endpunkte 305 und 306 des U so positioniert
sind, dass sich eine gerade Linie zwischen ihnen entlang einer Tangente
oder nahezu tangential zur Aussenseite der zugeordneten Öffnung 308 erstrecken
würde.
Wenn eine Verbindungslinie der Endpunkte eines geschnittenen Ventils
innerhalb eines Bereichs von 2 mm ausserhalb einer Tangente der
zugeordneten Öffnung
liegt, wird das geschnittene Ventil als ein Ventil mit einem Paar
Schnittenden, die eine Linie „weitgehend
tangential zu einer zugeordneten Öffnung" definieren, bezeichnet. Der Begriff „weitgehend
tangential zu einer zugeordneten Öffnung" kann angewendet werden ganz gleich,
ob die Öffnung
kreisförmig
ist, oder eine andere Form besitzt, z. B. eine Form gemäss 19a-f. Diese Variante kann unter Benutzung eines
gekrümmten
U-förmigen
Ventils wie in 17k dargestellt verwendet werden.
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17j zeigt eine andere Variante, bei der ein U-förmiges geschnittenes
Ventil, in diesem Fall ein eckiges U-förmiges Ventil 314 Enden 315 und 316 besitzt,
die so positioniert sind, dass eine Verbindungslinie zwischen den
Enden 315 und 316 sich quer über eine zugeordnete Öffnung 320 erstrecken würde. In
dem dargestellten Fall sind die Enden 315 und 316 so
positioniert, dass eine Verbindungslinie zwischen ihnen die zugeordnete Öffnung 320 ungefähr zweiteilen
würden.
Wenn die Endpunkte 315 und 316 so positioniert
sind, dass eine Verbindungslinie zwischen ihnen sich über eine
zugeordnete Öffnung erstrecken
würde,
können
sie im allgemeinen als „Enden,
die eine Sehne zu einer zugeordneten Öffnung bilden" bezeichnet werden.
Wenn die Sehne eine Sehne ist, die die zugeordnete Öffnung zweiteilt, kann
sie spezifisch bezeichnet werden als „Enden, die einen Durchmesser
für die
zugeordnete Öffnung definieren". Diese Variante
kann angewendet werden, unter Verwendung eines gekrümmten U-förmigen Ventilelementes,
als auch eines eckigen U-förmigen
Ventilelementes, wie in 17j und 17L dargestellt. Der Begriff „Enden, die eine Sehne für eine zugeordnete Öffnung definieren" kann auch dann benutzt
werden, wenn die Öffnung
nicht kreisförmig
ist, z. B. bei jeder der Formen 19a-f.
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Die
in 5 dargestellten U-förmigen geschnittenen Ventile 141 resultieren
im allgemeinen aus der Bildung einer verformbaren Zunge bzw. Klappe 146 (5)
im Ventil. Solche geschnittenen Ventile 141 werden manchmal
als „Klappen" Ventile bezeichnet,
wegen der Zungen bzw. Klappen, die nach innen verformt (gefaltet)
werden können
wie in 8 und 9 dargestellt. Es ist zu beachten,
dass die geschnittenen Ventile 154a, 154b, 154g und 154h-L (in 17a, 17b, 17g und 17h–L) ebenfalls
Klappenventile sind.
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Die
Schnittventile gemäss 17c und 17d,
d.h. die Ventile mit einander gegenüberliegenden Schnittlinien 154c und 154d und
die Ventile 154e und 154f mit einer einzelnen
Schnittlinie (gemäss 17e und 17f)
besitzen keine faltbare Klappe. Vielmehr besitzt jedes Schnittventil
eine oder mehrere Öffnungen
oder Schlitze, die sich unter Einwirkung von Druck verformen oder
weiter öffnen
können,
um Verunreinigungen durch zu lassen. Solche Ventile, die keine aktiven
Klappen besitzen (drehbar um aktive Scharniere) werden hierin allgemein
als „Schlitz-Ventile" bezeichnet.
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Im
typischen Betrieb schwingt ein Klappenventil (um ein aktives Scharnier)
unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck
auf und wird durch die Materialeigenschaften der Komponenten, durch
die es zugedrückt
wird, wieder geschlossen, wenn der Flüssigkeitsdruck nachlässt. Dagegen
wird ein Schlitz-Ventil
unter der Einwirkung von Flüssigkeitsdruck
aufgedrückt
und kann sich wieder zurück
verformen oder etwas schliessen, wenn der Druck nachlässt. Bei
einem Schlitzventil kann das Zudrücken manchmal weniger problematisch
sein (als bei einem Klappenventil), da es für die Verunreinigungen bzw. die
Sedimente schwieriger ist durch das Schlitzventil nach aussen zu
dringen, selbst wenn das Schlitzventil etwas nach offen verformt
bleibt, wenn der Druck reduziert ist.
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In
dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff „offen", wenn er in bezug auf ein Klappenventil benutzt
wird, auf einen Zustand unter einwirkendem Druck, in dem die Klappe
von der Stützhülse 135 weggedrückt wird.
Wenn der Begriff „offen" in Verbindung mit
einem Schlitzventil benutzt wird, bezieht er sich auf den Zustand,
in dem unter Einwirkung von Druck der Schlitz aufgedrückt wird,
um Verunreinigungen durch zu lassen.
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Wenn
der Begriff „geschlossen" in bezug auf ein
Ventil benutzt wird, bezieht er sich einfach auf den Zustand oder
die Verformung, die aus einer Reduzierung oder Abschaltung des Druckes
des Flüssigkeitsstromes
resultieren. Der Begriff „geschlossen" bedeutet nicht notwendigerweise
dass das Ventil in einer Position ist, in der keine Flüssigkeit
durchströmen kann.
Jedoch bezieht sich der Begriff „geschlossen", wenn er in Bezug
auf ein Klappenventil benutzt wird, typischerweise auf einen Zustand,
in dem die Klappe in Richtung auf die äussere Hülse zurückgedrückt wird, d. h. wenn der Druck
der Flüssigkeitsströmung reduziert
wird.
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Nachstehend
sind bevorzugte Materialien, Konfigurationen und Montageverfahren
für die
Hülse/Ventil-Konstruktion 130 beschrieben.
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In 12 ist
eine perforierte Hülse 135 dargestellt,
die in diesem Fall zylindrisch ist. Neben den Öffnungen 139 ist eine
innere Eigenschaft, d. h. eine Positionierungsrippe 160 dargestellt. 13 zeigt
einen Querschnitt der Rippe 160. In Verbindung mit 18 wird
eine alternative Ausführungsform
der Stützhülse 135 beschrieben.
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Generell
ragt die Rippe 160 von der Innenfläche 161 der äusseren
perforierten Stützhülse 135 radial
nach innen. Generell definiert die Innenfläche 161 einen Innenraum 161a der
perforierten Stützhülse 135. 14 zeigt
eine analoge Ansicht der 13 mit
einer alternativen Rippe 163.
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Bei
typischen Anwendungen ist zu erwarten, dass die perforierte Stützhülse 135 aus
einem Kunststoffmaterial geformt wird, wobei die Rippen (160 oder 163)
integral mitgeformt werden. Die Funktion der Rippen (160 oder 163)
wird aus der folgenden Beschreibung verständlich, die die Form und die Funktion
der Ventilfolie 136 betrifft.
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15 zeigt
ein Beispiel einer Ventilfolie 136 vor dem Rollen, Biegen
oder Wickeln und Positionieren in einer äusseren Stützhülsenkonstruktion 130. Generell
besteht die Ventilfolie 136 aus einer ebenen oder weitgehend
ebenen Folie 167 mit darin enthaltenen Ventilen 140.
Die Folie 167 besteht aus einem weitgehend flexiblen Material,
so dass es unter Handdruck oder durch ein automatisches Verfahren in
eine geeignete zylindrische Form gebogen oder gekrümmt werden
kann, um in einen Innenraum 161a einer perforierten äusseren
Stützhülse 135 eingesetzt
werden zu können.
Mit einigen alternativen Fertigungstechniken können die geschnittenen Ventile nach
dem Wickeln oder gleichzeitig mit dem Wickeln in die Ventilfolie 136 eingebracht
werden.
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Es
ist zu beachten, dass in 15 die
Ventilfolie 136 mit eckigen U-förmigen Ventilen dargestellt ist
(ähnlich 17a) anstelle von gekrümmten U-förmigen Ventilen 141 wie
in 1 dargestellt. Dies zeigt, dass die Ventilform
frei wählbar
ist, obwohl es sich herausgestellt hat, dass gekrümmte U-förmige Ventile
wie sie speziell in 17a und 17 L
dargestellt sind, zu bevorzugen sind. In anderen Aspekten kann die
Ventilfolie 136 mit Ventilfolie 136 in anderen
Zeichnung übereinstimmen.
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Generell
wird die Ventilfolie 136 aus einem Material geeigneter
Elastizität
hergestellt, damit es versucht, in die flache oder weitgehend flache
Konfiguration 167 zurückzukehren,
wenn es innerhalb der perforierten äusseren Stützhülse 135 frei gegeben wird.
Dadurch wird die Ventilfolie 136 nach aussen gegen die
Innenfläche 161 vorgespannt,
wodurch die Ventilfolie 136 in Position gehalten wird.
Geeignete Materialien sind z.B. Kunststoff-Folien z. B. eine 0,2 mm – 0,5 mm
dicke Folie aus Polyoxymethacrylat (POM) oder falls Metall verwendet
wird, eine Federstahlfolie, z. B. eine 0,1 mm dicke Federstahlfolie. Natürlich sind
alternative Dicken und Materialien einsetzbar. Im allgemeinen ist
die spezielle Materialwahl für
die Ventilfolie 136 nicht wesentlich, auch nicht ihre Dicke,
solange diese Variablen so gewählt
werden, dass sie den beschriebenen geeigneten Betrieb gestatten.
-
Bei
der typischen Anwendung ist die Ventilfolie 167 so bemessen,
dass ihre einander gegenüber liegenden
Endkanten 167a und 167b beim Zusammenbau an der
Rippe 160 anliegen. Die Rippe 160 übt dann
die folgenden Funktionen aus:
- 1. Die Rippe 160 positioniert
die Ventilfolie 136 und damit die Ventile 140 relativ
zu zugeordneten ausgewählten Öffnungen 139 der
perforierten Stützhülse 135;
und
- 2. Die Rippe 160 unterstützt während des Zusammenbaus und
des Betriebes die Beibehaltung des Sitzes der Ventilfolie 136 in
der geeigneten Position.
-
Um
die Positionierungs-Funktion zu gewährleisten ist es von Vorteil,
dass die Schnittventile 140 in der Ventilfolie 136 in
einer geeigneten Teilung relativ zu den Kanten 167a und 167b und
den Seiten 167c und 167d positioniert sind, um mit
den Öffnungen 139 in
der Stützhülse 135 zu
fluchten. Dies kann durch die Steuerung der Grösse und Position der Öffnungen 139 und
der Schnittventile 141 während der Fertigung durchgeführt werden.
-
Die
in 12 dargestellte spezielle Rippe ist „durchgängig" oder „axial
durchgängig". Damit ist gemeint,
dass sich die Rippe 160 durchgängig zwischen Stellen oder
benachbarten Stellen der Kanten 135a und 135b der
Stützhülse 135 ohne
Spalt erstreckt. Es ist zu bemerken, dass die Rippe 160 auch nicht
durchgängig
sein kann, d.h. sie kann entlang ihrer Länge Lücken oder Modifikationen besitzen.
Eine typische Rippe besitzt eine Höhe auf der Oberfläche 161 entsprechend
mindestens der zweifachen Dicke der Ventilfolie 136. Z.
B. für
eine POM-Folie ist für
typische Anwendungen eine Rippenhöhe in der Grössenordnung
von 0,4 mm–5
mm angemessen; und für eine
0,1 mm Metallfolie ist eine Rippenhöhe in der Grössenordnung
von 0,2 mm–0,5
mm angemessen.
-
Die
alternative Form der Rippe 163 gemäss 14 besitzt
an den Seiten 171 signifikante Einschnitte 170 zur
Aufnahme der Enden 167a und 167b der Ventilfolie 167 während des
Zusammenbaus. Die Form der Einschnitte 170 kann verhindern,
dass die Kanten 167a und 167b der Ventilfolie 167 während des
Betriebes unter der Einwirkung des Druckes der Flüssigkeit
von der Innenfläche 161 weg
gebogen werden.
-
Im
allgemeinen wird der Begriff „Einschnitt" in Bezug auf eine
Rippe 163 oder Eigenschaften einer Rippe verwendet, die
einen Raum zwischen einem Teil der Rippe und der Innenfläche 161 definieren.
Es sind die verschiedensten Formen von Einschnitten 170 möglich. Z.
B. kann ein T-förmiger Querschnitt
(nicht dargestellt) für
die Rippe verwendet werden. Die in 14 dargestellte
spezielle Rippe 163 hat ungefähr V-förmigen Querschnitt, wobei typischerweise
jede der Seiten 171 relativ zu einem Radius 179 einen
Einschnittwinkel A von mindestens 1° , typischerweise im Bereich
von 4° bis
10° einschliesst.
(Die in 14 dargestellten Winkel sind
relativ zu typisch bevorzugten Winkeln übersteigert.) Es wird angenommen,
dass die Herstellung der Ventilfolie 136 mit einer Matrizen-Schneide-Operation durchgeführt wird.
Eine solche Operation ist schematisch in 16 dargestellt. 16 zeigt
eine Rolle 180 eines Folienmaterials 181 für die Herstellung
einer Ventilfolie. Wenn das Folienmaterial 181 von der Rolle 180 abgewickelt
wird, wird es der Matrizen-Schneide-Operation,
schematisch dargestellt durch einen Pfeil 182, zugeführt, in
der Matrizenschnitte durch das Folienmaterial 181 gemacht
werden, um die Schnittventile 141 zu bilden. Es können senkrechte
Schnitte durch das Folienmaterial 181 verwendet werden.
In einigen Fällen
kann es wünschenswert
sein, einen oder mehrere der Schnitte mit einem Winkel oder einer
Phase zu versehen. Wenn dies geschieht, wird der Winkel im allgemeinen
vorzugsweise so vorgesehen, dass die Richtung leichten Öffnens bzw.
Verformung des resultierenden Schnittventils in Richtung auf das
Filtermedium 112 in der zusammen gebauten Patrone 110 gerichtet
ist. Solche Diagonalschnitte können
dann zur Herstellung von Ventilen verwendet werden, die leichter
in einer Richtung als in der anderen Richtung zu öffnen sind.
-
Das
Folienmaterial 181 läuft
entlang des Pfades 183, um schliesslich in gewünschte Stücke geschnitten
zu werden, um ebene Blätter 167 (15) zu
bilden. Diese ebenen Blätter 167 werden
dann gerollt oder gekrümmt,
um in eine perforierte äussere Stützhülse 135 als
Ventilfolie 136 eingesetzt zu werden.
-
In
der bisher beschriebenen Ausführungsform
gemäss 5 verbleibt
die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 permanent
in der Patrone 110, da sie üblicherweise in eine Vergussmasse
eingebettet oder auf andere Weise vergossen wird, um sich von Endkappe 113 zu
Endkappe 114 zu erstrecken. Wenn hier gesagt wird, dass
eine Komponente „permanent" innerhalb der Patrone 110 befestigt
ist, ist damit gemeint, dass diese Komponente normalerweise nicht
von der Patrone 110 getrennt werden kann, ohne die Patrone 110 zu
beschädigen,
vielmehr wird diese Komponente mit dem Rest der Patrone 110 entsorgt.
Für die
Ausführungsform
gemäss 5 bedeutet
dies: wenn die Patrone 110 entsorgt wird, wird ebenfalls
die Hülse/Ventil-Konstruktion 130 entsorgt.
-
In
alternativen Ausführungsformen
kann die Hülse/Ventil-Konstruktion
130 so gefertigt sein, dass die Ventilfolie 136 und die
perforierte äussere
Stützhülse 135 leicht
wieder verwendbar sind.
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In 18 ist
eine Stützhülse 200 alternativ zur
Stützhülse 135 der 12 dargestellt.
Der Unterschied zwischen der Stützhülse 200 und
der Stützhülse 135 besteht
darin, dass die Stützhülse 200 unmittelbar
benachbart zu beiden Seiten der Positionierungs-Rippe 201 keine Öffnungen
besitzt. D. h., die Öffnungen 205 haben
einen Abstand von mindestens 5 mm typischerweise mindestens 8 mm
und vorzugsweise mindestens 15 mm von der Rippe 201. Im
allgemeinen hat sich gezeigt, dass dieser zusätzliche Abstand einen bevorzugten
Ventilbetrieb gewährleistet.
-
Es
wird angemerkt, dass eine Ventilfolie ähnlich der oben charakterisierten
Ventilfolie in Verbindung mit der Stützhülse 200 verwendet
werden kann. D. h., es ist nicht notwendig, eine Ventilfolie ohne Ventile
in dem Bereich vorzusehen, der die nicht perforierten Bereiche 210 und 211 überlappt,
um den genannten Vorteil zu erzielen. Natürlich kann eine Ventilfolie,
die mit der Stützhülse 200 eingesetzt
wird, so konstruiert sein, dass sie nur Ventile besitzt, die so positioniert
sind, dass jedes Ventil eine der Öffnungen 205 überlappt.
-
Es
wird angemerkt, dass für
die Öffnungen
in der Stützhülse 200 und
der Stützhülse 135 eine
Vielzahl von Formen verwendet werden kann. Die Zeichnungen zeigen
als Beispiele kreisförmige Öffnungen. Es
wird erwartet, dass jede Variante alternativer Formen verwendet
werden kann, z. B. einschliesslich quadratischer, rechteckiger,
ovaler oder polygoner Formen. Dies ist eine Frage der Wahl. Einige
Beispiele alternativer Öffnungsformen
sind in 19a bis 19f dargestellt.
-
Im
allgemeinen wird bei kreisförmigen Öffnungen
jede Öffnung
einen Radius von ungefähr
1 mm bis ungefähr
20 mm (z. B. 4 mm–15
mm) besitzen; falls die Öffnungen
nicht kreisförmig
sind, liegt üblicherweise
die grösste
Dimension in Querrichtung ungefähr
in dem gleichen Bereich wie die korrespondierenden Durchmesser (d.
h., 2 mm–40
mm). Der typische Querschnitt der Öffnungen wird im Bereich von
ungefähr
3 mm2–1260
mm2, typischerweise 50 mm2 bis
750 mm2 liegen
-
Wie
im vorangegangenen ausgeführt,
können
zahlreiche Materialien für
die Komponenten der Patrone 10 und 110 verwendet
werden, vorausgesetzt ihre Eigenschaften sind adäquat für den beschriebenen Zusammenbau
und den beschriebenen Betrieb. In den folgenden Abschnitten werden
Beispiele und allgemeine Eigenschaften brauchbarer Materialien genannt.
-
Für die Stützhülse 135 und 200 wird,
wenn eine metallfreie Konstruktion erwünscht ist, üblicherweise ein POM (Polyamid,
Polyarcrylat, Polyolefin) oder anderer thermoplastischer oder thermogehärteter Kunststoff
oder elastisches Material verwendet. Diese Materialien können mit
integrierten Rippen 161 und 163 geformt werden.
Sie können
auch mit den darin enthaltenen Öffnungen
geformt werden. Alternativ kann eine spiralförmig gewundene Metallhülse oder
eine Streckmetallhülse
verwendet werden, z. B. mit separat befestigter Positionierungsrippe
(falls sie verwendet wird).
-
In
einigen Fällen
kann es wünschenswert sein,
eine Innenfläche
der Stützhülse 135 und 200 mit
einem elastischen oder elastomerischen Material oder Kunststoff,
z. B. PTFE (Polytetrafluorethylen) zu beschichten, um die Schliesseigenschaften
der Ventile zu verbessern.
-
Wie
bereits beschrieben, kann die Ventilfolie aus einem POM (Polyamid,
Polyacrylat, Polyolefin) oder anderem thermoplastischen oder thermogehärteten Kunststoff
oder elastischem Material oder Metall hergestellt werden. Wie bereits
beschrieben sind bevorzugte Materialien solche, die die für den beabsichtigten
Betrieb geeigneten Flexibilitäts-
und Elastizitäts-Eigenschaften besitzen.
Beispiele für
brauchbare Materialien sind dünne
Federstahl-Folien oder POM Folien.
-
In
einigen Fällen
kann die Ventilfolie 136 an einer ihrer Oberflächen mit
einem elastischen oder elastomerischen Material oder Kunststoff
(z. B. PTFE) an einer ihrer Oberflächen beschichtet sein, typischerweise
an der Oberfläche,
die zu der äusseren
Stützhülse gerichtet
ist, um die Schliesseigenschaften der Ventile zu verbessern.
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Wie
bereits beschrieben, können
eine Vielzahl von Materialien und Konstruktionen für das Filtermedium 112 verwendet
werden, einschliesslich Fasermedia mit Zellulosefasern, Glasfasern und/oder
synthetischen Fasern. Drahtgitter verstärke Media sind ebenfalls einsetzbar.
-
Für die Endkappen 113 und 114 kann
eine Vielzahl thermoplastischer oder thermogehärteter (elastomerischer) Materialien
verwendet werden. Ein brauchbares Material ist z. B. ein PA, d.
h., ein Polyamid oder ein Polyacrylat oder ein Polyolefin. Wie bereits
beschrieben, können
für Systeme,
die nicht metallfrei sind, Metallkappen verwendet werden.
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Die
Endkappen können
vorgeformt und mit der inneren Hülse
des Filtermediums verklebt werden und, falls gewünscht, mit der Hülsen/Ventil-Konstruktion mittels
eines geeigneten Vergussmaterials, z. B. Plastisol, einem Heisskleber
oder einem Polyurethan oder mit einem Kleber, der mit den Umgebungsbedingungen
des Betriebes kompatibel ist. Verschiedene geschweisste Systeme
oder Reibungspassungs-Systeme sind ebenfalls einsetzbar. Alternativ
können
die Endkappen 113 und 114 direkt mit verschiedenen
Baugruppen gegossen werden.
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Die
innere Stützhülse besteht üblicherweise aus
POM oder einem anderen thermoplastischen oder thermogehärteten oder
elastischen Kunststoffmaterial, bei einer metallfreien Anwendung.
Eine metallische innere Stützhülse ist
ebenfalls einsetzbar.
-
Wie
bereits beschrieben ist es für
die allgemeinen Prinzipien dieser Erfindung unerheblich, wenn U-förmige Klappenventile
verwendet werden, ob die Wirbelströmung in die gleiche kreisförmige Richtung
gerichtet ist, in die die U-förmigen Klappenventile
zeigen oder ob sie entgegengesetzt der Richtung gerichtet ist, in
die die U-förmigen
Klappenventile zeigen. Jedoch wird im allgemeinen bevorzugt, dass
die Wirbelströmung
in die gleiche kreisförmige Richtung
gerichtet ist, in die die U-förmigen
Klappenventile zeigen, um die Strömungsverluste zu minimieren.
Mit Bezug darauf wird auf 2 und 3 verwiesen.
In 2 ist die kreisförmige bzw. Wirbelströmung, in
diesem Fall durch Pfeile 500 gekennzeichnet, in die gleiche
Richtung gerichtet, in die die Klappenventile 501 zeigen.
Wenn gemäss 2 angenommen
wird, dass der Querschnitt bei einer Ausführungsform gemäss 1 oder 4 von
oben betrachtet wird, würde
die Strömungsrichtung
im Gegenuhrzeigersinn gerichtet sein; obwohl auch eine entgegengesetzte
Zuordnung verwendet werden könnte,
sowohl für
die Strömungsrichtung 500 als auch
für die
Richtung in der die Klappenventile 501 zeigen. 3 zeigt
die am wenigstens bevorzugte Strömungsrichtung
und Konfiguration im Hinblick auf den Strömungswiderstand. Insbesondere
ist die durch Pfeile 600 gekennzeichnete Strömungsrichtung
entgegengesetzt der Richtung in die die Ventile 601 zeigen.
Für die
in 3 schematisch dargestellte spezielle Konfiguration
ist, vom Betrachter aus betrachtet, die Strömungsrichtung 600 im
Uhrzeigersinn gerichtet und die Klappenventile 601 zeigen
im Gegenuhrzeigersinn. Jedoch kann sowohl für die Strömungsrichtung als auch für die Klappenventile eine
entgegengesetzte Konfiguration unterstellt werden.
-
In
dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Rückhalteeigenschaft für Verunreinigungen" und Varianten davon
auf die Baugruppe in einer wartbaren Filterpatrone, durch die auf
die Filterpatrone geladene Verunreinigungen während der Wartung auf bzw.
an der Patrone gehalten werden. Obwohl eine Vielzahl solcher Anordnungen
möglich
ist, hat die in den Zeichnungen dargestellte spezielle Anordnung,
die eine Hülse/Ventil-Konstruktion
benutzt, eine „positive
Rückhalte-Eigenschaft", die durch das Schliessen
von Öffnungen,
durch die im Betrieb Ablagerungen auf das Filterelement gelangen,
während der
Wartungsoperation positiv auf dem Filterelement zurückhält. Es ist
zu beachten, dass eine Vielfalt alternativer Konfigurationen mit „Rückhalte-Eigenschaften für Verunreinigungen" oder „positiven
Rückhalte-Eigenschaften" anwendbar ist.
-
21 zeigt
eine vergrösserte
schematische Darstellung, um gewisse Eigenschaften eines Schnittventil-Typs
zu veranschaulichen. 21 zeigt ein Schnittventil 700 in
einer Ventilfolie 701 in Überlappung mit einer Öffnung 702 einer
Hülse 703.
Das spezielle Schnittventil 700 ist als gekrümmtes U-förmiges Schnittventil 705 dargestellt.
-
In 21 ist
die Dimension Y eine Breite des Schnittes, der verwendet wird um
das Schnittventil 705 herzustellen. Üblicherweise beträgt Y mindestens
1 mm bis zu ungefähr
5 mm für
die speziellen Ausführungsformen,
die nachstehend in Verbindung mit 21 beschrieben
werden.
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Die
Dimension X kennzeichnet die Länge
der geraden parallelen gegenüber
liegenden Schenkel des U. Die Dimension X beträgt für ein typisches bevorzugtes
Schnittventil 705 wie in 21 dargestellt 0,5
mm bis 5 mm, typischerweise 1 mm bis 3 mm.
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Die
Dimension Z kennzeichnet den Abstand zwischen der Spitze 705b des
Schnittventils 705 von dem am nahest benachbarten Teil 702b einer überlappenden Öffnung 702.
Die Dimension Z beträgt üblicherweise
mindestens 0,5 mm, z. B., 0,5 mm bis 3 mm in Abhängigkeit von dem System.
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Die
in 21 dargestellte Anordnung ist für einen
Betrieb mit einem ausreichend flexibel ausgelegten Schnittventil 705 vorgesehen.
das gegen die Stützhülse 703 ausgelenkt
wird oder drückt,
wenn das System nicht von Flüssigkeit
durchströmt
wird. Auf diese Weise wird das System durch das Klappenventil, das
nach aussen gegen die Hülse 703 drückt, verschlossen,
um den Austritt von Ablagerungen aus der Ventilfolie zu verhindern.
Die genannten Dimensionen gestatten es, ein solches System zu konfigurieren.
Die hier beschriebenen Varianten können in Verbindung mit anderen
Zeichnungen und Beschreibungen angewendet werden. Jedoch würde speziell eine
solche Anordnung typischerweise keinen Diagonalschnitt durch die
Ventilfolie 701 verwenden, um den Schnitt 706a durchzuführen. Vielmehr
würde der Schnitt 706a typischerweise
durch einen Schnitt durch die Folie 701 senkrecht zu den
Seiten der Folie 701 (wenn die Folie 701 eben
ist) durchgeführt.
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Die
anhängenden
Zeichnungen sind beabsichtigt, Beispiele für die Anwendung der Prinzipien und
Techniken der Erfindung zu geben. Natürlich sind diese Prinzipien
und Techniken in einer Vielzahl alternativer Formen anwendbar.
-
Zusammenfassung
-
Beschrieben
wird eine Flüssigkeitsfilteranordnung.
Die Flüssigkeitsfilteranordnung
beinhaltet ein Filtergehäuse
und eine wartbare Filterpatrone. Das Filtergehäuse ist so ausgebildet, dass
es einen niedrigen Ablagerungspegel aufweist. Die Filterpatrone
ist mit einer Anordnung zum Zurückhalten
von Ablagerungen versehen, um Ablagerungen während der Wartung in der Filterpatrone
zurückzuhalten.
Vorgesehen ist eine Einlassströmungs-Richtungsanordnung,
um die Flüssigkeitsströmung mit
einem Strömungsmuster
mit niedrigem Ablagerungspegel in das Filtergehäuse zu leiten. Im Ergebnis
wird eine Anordnung vorgeschlagen, durch die während einer Wartungstätigkeit
ein verhältnismäßig geringer
Ablagerungsrückstand
im Gehäuse
verbleibt.