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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Fluidfilter mit einem
Kunststoffgehäuse
und einer austauschbaren Fluidfilterkartusche. Genauer betrifft
die vorliegende Erfindung das Ausbilden eines Gehäuses derart,
dass es für
eine korrekte Funktion ausschließlich eine damit zusammenwirkend
konstruierte austauschbare Fluidfilterkartusche aufnehmen wird.
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Eine
der aufkommenden Techniken hinsichtlich eines Fluidfilteraufbaus
betrifft die Vergrößerung der
Gewindeverbindungsgrenzfläche
zwischen dem gegossenen Kunststoffgehäuse und dem Fluidzufuhrkopf,
die mit der Eliminierung der typischen oder herkömmlichen Mutternplatte einhergeht.
Gemäß einer
Ausführungsform
dieses Konstruktionskonzepts wird das Gehäuse aus Kunststoff gegossen
und die zylindrische Außenfläche des
Gehäuses
in der Nähe des
offenen Endes des Gehäuses
weist ein Außengewinde
auf. Diese mit Gewinde versehene Fläche des Gehäuses wird zum Befestigen des
Gehäuses und
damit der Fluidfiltereinheit am Kopf verwendet. Ein derartiges Gehäuse ist
zur Verwendung mit einem aufschraubbaren Filtersystem als Teil einer Wegwerf-Fluidfiltereinheit
konfiguriert.
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Einige
Endbenutzer derartiger vorstehend beschriebener Filtersysteme schätzen die
durch eine austauschbare Fluidfilterkartusche erhaltenen Vorteile.
Daher wäre
es auf dem Fachgebiet von Vorteil, das gegossene Kunststoffgehäuse zwar
allgemein wie vorstehend beschrieben zu konfigurieren, jedoch derart,
dass darin eine austauschbare Fluidfilterkartusche aufgenommen werden
kann. Mit der Aufnahme einer austauschbaren Kartusche verbunden
ist die Tatsache, dass das Gehäuse
dann nicht dazu geeignet ist, einen aufschraubbaren Filter als Teil
eines Wegwerfsystems für
Einmalgebrauch aufzunehmen. Die hierin beschriebene Fluidfilterkonstruktion
betrifft die Bereitstellung dieser Fähigkeit durch die Konstruktion
einer neuartigen und nicht offensichtlichen Fluidfilterendplatte
in Kombination mit entsprechenden Modifikationen des oberen freiliegenden
Randes des Gehäuses,
der das offene Ende des Gehäuses definiert.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Fluidfiltereinheit
zum Behandeln eines zirkulierenden Fluids umfasst ein Gehäuse mit
einer Seitenwand, die einen Innenraum und eine Einlassöffnung an
einem Ende des Gehäuses
definiert, wobei die Seitenwand einen freiliegenden Rand in der
Nähe der
Einlassöffnung
aufweist; eine Fluidfilterkartusche, die im Gehäuse installiert wird durch
Einführen der
Fluidfilterkartusche durch die Einlassöffnung in den Innenraum, wobei
die Fluidfilterkartusche ein Filtermediumelement und eine an einem
Ende des Filtermediumelements befestigte Endplatte aufweist; und
eine Bauteilschnittstelle, die derart konfiguriert ist, dass die
axiale Tiefe der Fluidfilterkartusche im Gehäuse fixiert wird, wobei die
Bauteilschnittstelle mehrere erste Strukturen aufweist, die als
Teil des freiliegenden oberen Randes des Gehäuses konfiguriert sind, und
mehrere zweite Strukturen, die als Teil der Endplatte konfiguriert
sind, wobei die ersten Strukturen und die zweiten Strukturen derart
aufgebaut und angeordnet sind, dass sie zusammenwirkend ineinandergreifen,
um die axiale Tiefe der Fluidfilterkartusche im Gehäuse zu fixieren.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fluidfiltereinheit
bereitzustellen.
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Verwandte
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung deutlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht einer typischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidfiltereinheit;
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2 ist
eine Seitenansicht der Fluidfiltereinheit aus 1 im
Vollquerschnitt;
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3 ist
eine Vorderansicht der Fluidfiltereinheit aus 1 im
Vollquerschnitt;
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4 ist
eine Explosionsdarstellung der Fluidfiltereinheit aus 1;
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5 ist
eine Vorderansicht einer Fluidfilterkartusche mit einem Teil der
Fluidfiltereinheit aus 1;
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6 ist
eine Vorderansicht eines gegossenen Kunststoffgehäuses mit
einem Teil der Fluidfiltereinheit aus 1;
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6A ist
eine vergrößerte Teil-Detailansicht
einer durch das Gehäuse
aus 6 definierten Schlitzstruktur;
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6B ist
eine vergrößerte Teilansicht
einer zweiten durch das Gehäuse
aus 6 definierten Schlitzstruktur;
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7 ist
eine Seitenansicht des Gehäuses aus 6;
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8 ist
eine perspektivische Darstellung des Gehäuses aus 6;
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9 ist
eine Draufsicht einer gegossenen Kunststoffendplatte mit einem Teil
der Fluidfilterkartusche aus 5;
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10 ist
eine Vorderansicht der Endplatte aus 9;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht der Endplatte aus 9;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht eines Entnahmevorgangs der Fluidfilterkartusche
aus 5 aus dem Gehäuse
aus 6; und
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13 ist
eine perspektivische Teilansicht der Fluidfiltereinheit, die einen
Strömungsraum
für den
Eintritt eines Fluids zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Für ein besseres
Verständnis
der erfindungsgemäßen Prinzipien
wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
Bezug genommen, zu deren Beschreibung eine spezifische Ausdrucksweise
verwendet wird. Es versteht sich nichtsdestotrotz, dass die vorliegende
Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, sondern für Fachleute
des die Erfindung betreffenden Fachgebiets ist offensichtlich, dass Änderungen
und Modifikationen der dargestellten Vorrichtung und damit weitere
Anwendungen der hierin dargestellten erfindungsgemäßen Prinzipien
realisierbar sind.
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Die 1 bis 5 zeigen
eine Fluidfiltereinheit 20, die für eine Gewindeverbindung mit
einem Fluidzufuhrkopf (nicht dargestellt) konstruiert und angeordnet
ist. Die Fluidfiltereinheit 20 weist ein einstückiges gegossenes
Kunststoffgehäuse 21 und
eine damit zusammenwirkende Fluidfilterkartusche 22 auf.
Die Fluidfilterkartusche 22 (vergl. 5) weist ein
allgemein zylindrisches Filtermediumelement oder eine Filtermediumpackung 23 und
eine einstückige
gegossene Kunststoffendplatte 24 auf, die z. B. durch eine
Klebstoffverbindung fest am oberen Ende der Filtermediumpackung 23 angebracht
ist.
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Die 6–8 zeigen
Details des Kunststoffgehäuses 21.
Der allgemein zylindrische Körper 27 weist
eine ringförmige
Seitenwand 28 auf, die ein offenes Ende 29 definiert.
Das Kunststoffgehäuse weist
außerdem
einen mit dem zylindrischen Körper 27 integral
ausgebildeten geschlossenen Boden 30 auf. Obwohl der Boden 30 als "geschlossen" bezeichnet wird,
weist er zwei definierte Öffnungen 31 und 32 (vergl. 3)
auf. Diese beiden definierten Öffnungen
ermöglichen
eine WIF-(Wasser-in-Kraftstoff)
Erfassung (31) und eine Wasserableitung (32) für die Fluidfiltereinheit 20.
Ein zusätzlicher
Sockel 35 ist als Merkmal für eine Entnahme in Verbindung
mit einer Einwegeverwendung vorgesehen. Die Innenfläche 33 der
Seitenwand 28 weist eine Folge gleichmäßig beabstandeter Strukturrippen 34 auf.
Die Rippen 34 sind als Teil des Gehäuses 21 einstückig damit
gegossen und stellen eine Strukturstütz- und Steifigkeitsfunktion
für das
Gehäuse
bereit und dienen als Abweiser gegen den versuchten Gebrauch jeglicher nicht-standardmäßiger Filtermedien,
z. B. eines aufschraubbaren Filters, der als Teil einer Wegwerf-Fluidfiltereinheit
für einen
Einmalgebrauch vorgesehen ist. Ein wesentliches Merkmal, obwohl
nicht explizit dargestellt, ist die Eliminierung jeglicher vorspringender
Ränder
oder Absätze
von diesen inneren Rippen 34, die typischerweise zum Halten
des Filterelements (eines aufschraubbaren Filterelements für Einmalgebrauch)
verwendet würden,
wie dies in bestimmten herkömmlichen
Konstruktionen vorgesehen ist. Das Weglassen jeglicher Ränder oder
Absätze
von den Rippen und das axiale Verlängern der Rippen 34 schafft
die erwähnte
strukturelle Halterung des Gehäuses 21 und
eliminiert jegliche Stütz-
oder Halterungsstruktur, die andernfalls die axiale Tiefe einer
installierten Fluidfilterkartusche steuern könnte. Diese Strukturänderung
des Gehäuses 21 wiederum
erfordert eine gewisse Nutzung des offenen Endes 29, um die
Einführtiefe
eines Fluidfilters oder einer Filtermediumpackung in das Gehäuse 21 zu
steuern.
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Die
Außenfläche 37 der
Seitenwand 28 nahe dem oberen Rand 38 des offenen
Endes 29 weist eine Folge gegossener Gewindegänge 39 auf,
die zum stabilen Befestigen der Fluidfiltereinheit 20 am (nicht
dargestellten) Fluidführungskopf
verwendet wer den. Außerdem
definiert die Seitenwand 28 zusammen mit dem geschlossenen
Boden 30 einen allgemein zylindrischen Innenraum für das Gehäuse 21,
der derart aufgebaut und angeordnet ist, dass er die Fluidfilterkartusche 22 aufnehmen
kann. Der obere Rand 38, der dazu beiträgt, das offene Ende 29 zu definieren,
wird als freiliegender oder freier Rand betrachtet, und das offene
Ende 29 bildet die Einlassöffnung des Gehäuses, wobei
das gegenüberliegende Ende
des Gehäuses
den geschlossenen Boden 30 aufweist. Wie erwähnt, wird
die Fluidfilterkartusche 22 durch Einsetzen der Fluidfilterkartusche
durch die Einlassöffnung
in den Innenraum im Gehäuse
installiert.
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Das
Gehäuse 21 stellt
einen Typ eines gegossenen Kunststoffgehäuses dar, der ohne "Mutternplatte" verwendet wird,
weil diese Bauteilbezeichnung als ein Teil einer herkömmlichen
Fluidfilterterminologie bezeichnend angesehen werden würde. Für die erweiterte
Folge von Außengewindegängen 39 ist hinsichtlich
der Außendurchmessergröße des Gehäuses 21 eine
einzigartige oder spezielle Kopfkonstruktion erforderlich, die von
dem Kopfaufbau verschieden ist, der für eine Kopfverbindung unter
Verwendung einer Mutternplatte verwendet werden würde. Das
Gehäuse 21 ist
derart konstruiert und angeordnet, dass das Einsetzen eines aufschraubbaren Fluidfilters
verhindert wird. Hinsichtlich einer allgemein akzeptierten Terminologie
versteht man unter einem aufschraubbaren Filter für Einmalgebrauch, dass
die gesamte Fluidfiltereinheit als Einheit betrachtet wird, die
nach einem Einmalgebrauchszyklus entsorgt wird. Strukturell kann
die Wanddicke für
eine Filtereinheit für
Einmalgebrauch etwas geringer sein als eine Wanddicke, die erwünscht ist,
wenn das Gehäuse
für Mehrfachgebrauch
konstruiert ist, d. h. mit austauschbaren Fluidfilterkartuschen
wiederverwendet wird, wie dies bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen
ist. Wenn die gleiche Grundgehäuseform
für beide
Typen von Fluidfiltereinheiten, d. h. sowohl für Wegwerf-Filtereinheiten als
auch für
Filtereinheiten für
Mehrfachgebrauch, verwendet werden soll, werden verschiedene Konstruktionsänderungen
vorgenommen.
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Die
gleiche Grundgehäuseform
bedeutet, dass die Außengröße und -form
im Wesentlichen gleich sind, unabhängig davon, ob die Filtereinheit
für ihren
vorgesehenen Endgebrauchszweck als aufschraubbare, Wegwerf-Fluidfiltereinheit
oder als Teil einer Fluidfiltereinheit mit einer austauschbaren
Filterkartusche verwendet wird. Zwischen diesen beiden Typen von
Filtereinheiten bestehen jedoch Unterschiede hinsichtlich der endgültigen Gehäusekonfigurationen.
Während
die gesamte Grundgehäuseform
für diese
beiden Typen von Fluidfiltereinheiten im Wesentlichen gleich sein
kann, hat der Innenkern zum inneren Formen des Gehäuses in
Abhängigkeit vom
spezifischen Typ der Fluidfiltereinheit, die das spezifische Gehäuse verwenden
wird, verschiedene Größen und
Formen.
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Beispielsweise
besteht einer der Unterschiede der Gehäusekonstruktion darin, dass
für den
aufschraubbaren Wegwerftyp keinerlei Nuten oder Schlitze erforderlich
sind, wie in den 6A und 6B dargestellt,
während
diese Nuten für
den austauschbaren Kartuschentyp erforderlich sind. Für den aufschraubbaren
Wegfwerftyp werden radiale Absätze
als Teil der Strukturrippen auf der Innenseite des Gehäuses verwendet,
um das Fluidfilterelement zu positionieren und seine axiale Höhe im Inneren des
Gehäuses
nach unten einzustellen. Der austauschbare Kartuschentyp verwendet
keinerlei axiale Absätze,
weil seine axiale Tiefe und seine Positionierung durch die Endplattenkonfiguration
und ihre Einpassung in die Folge der beabstandeten sechs Nuten oder
Schlitze 42 und 43 gesteuert werden. Wenn die Rippenabsätze als
Teil eines einstückigen
Kunststoffgehäuses
gegossen werden, wird der Innenraum des Gehäuses als Innenraum mit einem
inneren Gegenlagerabsatz bezeichnet. Dies ist die Fläche, die
den unteren Abschnitt des installierten Fluidfilterelements hält oder
anderweitig positioniert, um die korrekte axiale Tiefe dieses Elements
im Gehäuse
aufrechtzuerhalten. Wenn die sich nach innen erstreckenden radialen
Rippenabsätze
nicht als Teil der Gehäuseinnenseite
gegossen sind, wird der Gehäuseinnenraum hierin
als "offen" bezeichnet.
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Wenn
eine aufschraubbare Wegwerf-Fluidfiltereinheit ausgewählt wird,
wird der Kerndurchmesser im Gehäusegießprozess
vergrößert, wodurch eine
gegenüber
der für
die austauschbare Fluidfilterkartusche gewünschten erhöhten Wanddicke dünnere Wanddicke
erhalten wird. Hinsichtlich des Unterschieds der Wanddicken wird
vorausgesetzt, dass die Gesamtaußengröße und -form des Gehäuses für beide
Typen von Fluidfiltereinheiten grundsätzlich gleich ist. Es ist einfach
eine Tatsache, dass, wenn die Fluidfiltereinheit als Wegwerfeinheit
für Einmalgebrauch
konstruiert ist, die Gehäusewanddicke
nicht so groß sein
muss als in dem Fall, dass das Gehäuse mehrmals wiederverwendet
wird. Die Änderung
der Gehäusewanddicke
wird durch Ändern
des Durchmessers des während
des Gießprozesses
eingesetzten Kerns erreicht. Weil diese Fertigungsunterschiede zwischen
den zwei Gehäusetypen
in die gleiche Fertigungsstraße
integrierbar sind, ergeben sich einige wirtschaftliche Vorteile.
Obwohl diese wirtschaftlichen Vorteile wichtig sind, und obwohl
die Fähigkeit der
Verwendung des gleichen Grundgehäusetyps wichtig
ist, konzentriert sich die vorliegende Erfindung mehr auf die austauschbare
Fluidfilterkonstruktion und die Weise, auf die die Kartusche und
das Gehäuse
miteinander wechselwirken, wie hierin offenbart.
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Durch
den Einsatz einer Fluidfiltereinheit, die zur Verwendung mit einem
austauschbaren Kartuschenfilterelement konstruiert ist, werden verschiedene
Merkmale bereitgestellt, die einige Endbenutzer bevorzugen und als
im Vergleich zu einer Wegwerf-Fluidfiltereinheit
für Einmalgebrauch
vorteilhaft erachten. Beispielsweise entsteht, wenn das Gehäuse wiederverwendet
wird, weniger Abfall, und die Wartungsintervallkosten werden gesenkt.
Die Verwendung einer austauschbaren Fluidfilterkartusche ermöglicht den
einfachen Wechsel (Austausch) der Fluidfilterkartusche durch einfaches
Herausziehen der gebrauchten Fluidfilterkartusche und Einsetzen einer
neuen Fluidfilterkartusche in den Innenraum des Gehäuses.
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Damit
das Gehäuse 21 zur
Verwendung mit einem hierin beschriebenen Fluidfilterelement mit
einer austauschbaren Kartusche geeignet ist, wird der obere freiliegende
Rand 38 mit einer Folge von sechs (6) vertieften Nuten
oder Schlitzen ausgeführt
(vergl. 6, 6A und 6B).
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden zwei Schlitze 42 mit
einer ersten Form und vier Schlitze 43 mit einer von der
ersten Form geringfügig
abweichenden zweiten Form angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform
der dargestellten Fluidfiltereinheit sind diese sechs Schlitze 42 und 43 um
den oberen Rand 38 gleichmäßig beabstandet. Gemäß dieser
einen Ausführungsform
mit sechs (6) Schlitzen kann die austauschbare Fluidfilterkartusche 22 in
einer beliebigen von sechs Ausrichtungen hinsichtlich ihrer Drehausrichtung
bezüglich
des Gehäuses
installiert werden, was hierin als Teil der Beschreibung der Fluidfilterkartusche 22 und
der Endplatte 24 dargestellt werden wird. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist der Abstand zwischen der Folge von sechs (6) Schlitzen 42 und 43 nicht
gleich, sondern zufällig
oder verschieden, so dass die Fluidfilterkartusche nur in einer einzigen
Ausrichtung in das Gehäuse 21 einsetzbar ist.
Ein variabler Abstand der sechs Schlitze erfordert einen variablen
Abstand der Vorsprünge 46 der
Endplatte 24, wie hierin beschrieben wird. Weil die meisten
Endbenutzer einen zufälligen
Abstand zwischen den Schlitzen 42 und 43 vielleicht
nicht bevorzugen, konzentriert sich die vorliegende Beschreibung
auf einen gleichmäßigen Abstand,
wobei die Nuten- oder Schlitz-Mittellinien
um sechzig Grad voneinander beabstandet sind und die austauschbare
Fluidfilterkartusche 22 dazu geeignet ist, in einer beliebigen
von sechs Positionen im Gehäuse
installiert zu werden.
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Die 9–11 zeigen
Details der Kunststoff-Endplatte 24. Die Filtermediumpackung 23 hat eine
allgemein zylindrische, gefaltete Filtermediumstruktur bzw. ist
ein allgemein zylindrisches, gefaltetes Filtermediumelement, wobei
die Kunststoff-Endplatte 24 mit
dem oberen freiliegenden Ende der Filtermediumpackung 23 verklebt
ist, um eine Fluidfilterkartusche 22 zu erhalten. Die Endplatte 24 ist
ein einstü ckiges,
gegossenes Kunststoffbauteil mit einer offenen zylindrischen Buchse 44,
die dazu geeignet ist, vom Kopf aufgenommen zu werden, um austretendes
Fluid zu führen,
nachdem es die Filtermediumpackung 23 durchlaufen hat.
Eine ringförmige
Flächendichtung 45 ist
um die Buchse 44 herum angeordnet (vergl. 2 und 3),
um eine flüssigkeitsdichte
Dichtungsgrenzfläche
zwischen der Endplatte 24 und dem Kopf zu erhalten. Wenn
das Gehäuse auf
den Kopf geschraubt wird, kommt die Dichtung 45 mit einer
Oberfläche
des Kopfes in Eingriff, wobei die Dichtung bei einem fortgesetzten
Gewindeeingriff zusammengedrückt
wird.
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Der
Sitz der Fluidfilterkartusche 22 im Gehäuse 21 wird unter
Verwendung der Schlitze 42 und 43 und damit wechselwirkender,
sich nach außen
erstreckender radialer Vorsprünge 46 erreicht.
Es sind sechs Vorsprünge 46 vorgesehen,
die derart konstruiert und angeordnet sind, dass ihre Positionen
dem Abstand der Schlitze 42 und 43 angepasst sind.
Jeder Vorsprung 46 hat eine L-Form mit einem oberen, sich
nach außen
erstreckenden Abschnitt 46a, einem sich axial nach unten
erstreckenden Abschnitt 46b und einer unteren, sich nach
außen
erstreckenden radialen Lippe 46c. Obwohl, wie beschrieben
und nachstehend ausführlicher
erläutert
wird, zwei Typen von Schlitzen 42 und 43 vorhanden
sind, sind alle sechs Vorsprünge 46 mit
der gleichen Größe und Form
ausgebildet. Jeder Vorsprung 46 hat konkave Seitenflächen 46d und 46e (vergl. 9),
wodurch das Erscheinungsbild einer sich nach außen verjüngenden Form für jeden
Vorsprung 46 erzeugt wird. Die radiale Lippe 46c weist
eine allgemein horizontale, im Wesentlichen ebene untere Fläche 46f auf.
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Wie
dargestellt und anhand der vorstehenden Beschreibung deutlich ist,
definiert der obere Rand 38 der Seitenwand 28 ein
offenes Ende 29. Die Innendurchmesserfläche des oberen Randes 38 (oder
der Seitenwand 28 an ihrem oberen Ende) stimmt mit dem
Außendurchmesser
des offenen Bereichs des allgemein kreisförmigen offenen Endes 29 überein.
Um zu gewährleisten,
dass die Fluidfilterkartusche 22 den oberen Rand 38 zum
Positionieren der Kartusche 22 innerhalb des Gehäuses 21 verwendet, ist
die Außendurchmesserabmessung
der Endplatte 24, gemessen quer über die äußeren Enden der Vorsprünge 46,
größer als
der Außendurchmesser
des offenen Bereichs des offenen Endes 29. Außerdem ist
klar, dass der Außendurchmesser
quer über
die äußeren Enden
der Vorsprünge 46 nicht
größer ist als
der Außendurchmesser
des Gehäuses 21,
jedenfalls nicht um ein merkliches Maß, das potentiell die Gewindeverbindung
zwischen dem Gehäuse 21 und dem
Kopf stören
würde.
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Hinsichtlich
der Anzahl der Schlitze und der Anzahl von Vorsprüngen ist
anzumerken, dass für eine
korrekte Montage der Fluidfilterkartusche 22 im Gehäuse 21 ein
Auf nahmeschlitz, entweder 42 oder 43, für jeden
Vorsprung erforderlich ist. Wenn Schlitze im oberen Rand 38 vorhanden
sind, die keinen Vorsprung 46 aufnehmen, verbleibt an dieser
Stelle auf dem Rand 38 eine Lücke. Wenn ein "zusätzlicher" Vorsprung 46 vorhanden
ist, dem kein entsprechender Aufnahmeschlitz mit geeigneter Größe und Position
zugeordnet ist, wird eine störende
Wechselwirkung mit dem oberen Rand 38 des Gehäuses 21 auftreten,
wenn versucht wird, die Kartusche 22 im Gehäuse 21 zu
installieren. Durch diese Störung
eines auf der Oberseite des Rands 38 aufliegenden Vorsprungs
wird ein richtiger Sitz der Fluidfiltereinheit auf dem Kopf verhindert.
Die Montage und der richtige Sitz der Fluidfilterkartusche 22 im
Gehäuse 21 ist in
den 2 und 3 dargestellt. Durch diesen richtigen
Sitz wird jeder Vorsprung 46 nach unten in einen entsprechenden
der Aufnahmeschlitze 42, 43 positioniert. Die
beiden Schlitze 42 sind derart konstruiert und angeordnet,
dass sie den eingeführten Vorsprung 46 durch
einen Formschluss sicher aufnehmen. Die anderen vier Schlitze 43 sind
jeweils derart konstruiert und angeordnet, dass darin der entsprechende
Vorsprung eng passend eingreift. Diese anderen vier Schlitze 43 stützen die
Fluidfilterkartusche 22 ab. Alle sechs Schlitze 42, 43 wirken
mit ihren aufgenommenen Vorsprüngen 46 zusammen, um
die gewünschte
Einführtiefe
der Fluidfilterkartusche 22 in das Gehäuse 21 einzustellen.
Durch den ineinandergreifenden Sitz zwischen den Vorsprüngen 46 und
den Schlitzen 42, 43 wird außerdem jegliche Drehbewegung
der Fluidfilterkartusche 22 bezüglich des Gehäuses 21 verhindert,
nachdem die Fluidfilterkartusche korrekt installiert ist. Anhand
der verschiedenen Figuren ist außerdem ersichtlich, dass jeder
Vorsprung 46, insbesondere die radiale Lippe 46c,
unter die obere Fläche
des freiliegenden oberen Randes 38 vertieft ist. Die Anzahl
der Schlitze 42 und die komplementäre Anzahl der Schlitze 43 kann
von 6–0
bis 0–6,
einschließlich
aller Kombinationen zwischen diesen Extremen verändert werden. Wenn zusätzliche
Sicherheitsmerkmale hinsichtlich der mechanischen Aufnahme eines
oder mehrerer der Vorsprünge 46 gewünscht sind,
können
die Seitenwände
des Aufnahmeschlitzes Rastrippen oder -vorsprünge für eine Schnappverbindung aufweisen.
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Der
Schlitz 42 ist in 6A detaillierter
dargestellt, und der Schlitz 43 ist in 6B detaillierter dargestellt.
Die unterbrochene Umrissline in jeder dieser Figuren stellt die
Form und die richtige Position eines Abschnitts 46c des
aufgenommenen Vorsprungs 46 dar. Durch die Konstruktion
und die Anordnung jedes Schlitzes 42 wird ein ausreichend
enger Passsitz mit dem aufgenommenen Vorsprung 46 zum Verankern
und Halten der Fluidfilterkartusche 22 im Gehäuse 21 erzeugt.
Wie dargestellt ist, ist unter dem Abschnitt 46c ein kleiner
Zwischenraum 49 festgelegt, der zwischen der unteren Fläche 50 des Schlitzes 42 und
der ebenen unteren Fläche 46f des entspre chenden
Vorsprungs 46 angeordnet ist. Der Zwischenraum 49 wird
zum Aufnehmen des flachen Endes eines Handwerkzeugs, z. B. eines
Schraubendrehers, verwendet, um zu ermöglichen, dass der entsprechende
Vorsprung 46, der im Schlitz 42 aufgenommen ist,
nach oben gestemmt werden kann, um den Vorsprung aus seinem Passsitz
zu lösen (vergl. 12).
Wie vorstehend erwähnt
wurde, kann die Fluidfilterkartusche 22 nicht installiert
werden, wenn nicht das korrekte Gehäuse 21 ausgewählt worden
ist.
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Aufgrund
der nach außen
verlaufenden Ausführung
der Vorsprünge 46 in
einer sich radial nach außen
erstreckenden Richtung vom äußeren kreisförmigen Rand 51 der
Endplatte 24 werden zwischen jedem Paar benachbarter Vorsprünge 46 Strömungszwischenräume 52 definiert.
Ein Beispiel eines definierten Strömungszwischenraums ist in 13 dargestellt.
Durch diese Zwischenräume
werden die erforderlichen Strömungskanäle in das
Gehäuse 21 für das durch
das Filtermediumelement zu filternde Fluid bereitgestellt. Die Umrisslinie
jedes Zwischenraums 52 ist durch die Innenfläche des
oberen Randes 38, den äußeren kreisförmigen Rand 51 und
das benachbarte Paar Vorsprünge 46 definiert.
Durch diese sechs Zwischenräume 52 wird
ein Strömungspfad
für das
zu filternde Fluid bereitgestellt, das durch den Kopf einströmt und außerhalb
der Rückflussbuchse 44 zur
Endplatte strömt.
Dadurch wird eine schnellere und gleichmäßigere Führung der Fluidströmung hinsichtlich
der Anzahl und der Größe der Strömungsöffnungen
(d. h. der Zwischenräume 52)
und eine effizientere Fluidfiltration und -verarbeitung ermöglicht.
Wenn das zu filternde Fluid quer über die freiliegende Oberfläche der
Endplatte strömt,
erreicht es die Strömungszwischenräume 52 und
strömt durch
diese Zwischenräume
zum ringförmigen
Zwischenraum, der durch und zwischen der Innenfläche 33 der Seitenwand 28 und
die zylindrische (gefaltete) Außenfläche der
Filtermediumpackung 23 definiert ist.
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Der
hierin beschriebene Fluidfilterkartuschentyp 20 weist einige
zusätzliche
Vorteile für
den Endbenutzer hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, der Einfachheit und
der Kosten auf. Durch die Kartuschenendplatte 24 und das
damit zusammenwirkende Gehäuse 21 wird
die Möglichkeit
ausgeschaltet, dass eine inkorrekte oder ungeeignete Fluidfilterkartusche installiert
wird. Jede Kartusche ohne die richtige Anzahl, die richtige Art
und den richtigen Abstand der Endplattenvorsprünge 46 wird nicht "richtig" in das Gehäuse 21 passen.
Der Wegfall der Rippenabsatzstrukturen von den sich axial erstreckenden
Rippen 34 bedeutet, dass außer durch den oberen Rand 38 der
Seitenwand 28 des Gehäuses 21 keinerlei
Abstützung
für eine
nicht vorgesehene Fluidfilterkartusche bereitgestellt wird, wenn
sie in das Gehäuse eingesetzt
wird, und auch keine Einrichtung zum Einstellen oder Steuern der
gewünschten
Tiefe der Kar tusche vorhanden ist. Wenn versucht wird, den oberen
Rand auf irgendeine Weise zum Steuern der Einführtiefe der Kartusche zu benutzen,
bedeutet das, dass der Rand nicht bündig gegen den oder am Kopf anliegen
kann. Dadurch wird auch verhindert, dass die Dichtung korrekt zusammengedrückt wird,
so dass ein Leck entsteht. Die einzige Möglichkeit für eine richtige Montage und
einen richtigen Sitz am Kopf besteht darin, Schlitze 42 und 43 mit
der vorgesehenen Anzahl damit zusammenwirkender Vorsprünge als
Teil der Endplatte zu verwenden. Die zusammenwirkende Struktur bedingt
jedoch eine Endplatte, die der Konfiguration der Endplatte 24 entspricht,
so dass die einzige Fluidfilterkartusche, die mit dem Gehäuse 21 vollständig kompatibel
ist, eine Kartusche ist, die zum Zusammenwirken mit den Schlitzen 42 und 43 konstruiert
ist. Die durch den Passsitz und das Einsetzen der Vorsprünge 46 in
die Schlitze 42 und 43 bereitgestellte Haltefähigkeit
bedeutet, dass während
des Montagevorgangs ein wichtiges Haltemerkmal bereitgestellt wird.
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Ein
durch die Kombination aus der Kartusche 22 und dem Gehäuse 21 erhaltener
weiterer Vorteil besteht darin, dass optional eine größere Filtermediumfläche bereitgestellt
werden kann. Durch die Verwendung der Endplatte 24 und
des oberen Randes 38 zum Einstellen der axialen Tiefe der
Kartusche 22 kann der Filtermediumabschnitt der Kartusche
länger ausgebildet
werden. Im Vergleich zu anderen Konstruktionen, die Rippenabsätze zur
Kartuschenpositionierung verwenden, bedeutet ein längerer Filtermediumabschnitt
mehr Medium und eine größere Mediumfläche. Durch
die vorliegende Erfindung wird der obere Rand der Kartusche näher zum
Rand 38 gebracht, so dass das gegenüberliegende Ende sich tiefer
in das Gehäuse
erstrecken kann.
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Obwohl
die Erfindung in der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen
genau beschrieben und ausführlich
dargestellt worden ist, soll die Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden,
und es versteht sich, dass nur die bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und beschrieben worden ist und dass innerhalb des durch
die beigefügten
Patentansprüche definierten
Schutzumfangs der Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen
möglich
sind.
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Zusammenfassung
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Fluidfilter mit offenem Strömungsende
und austauschbarer Kartusche
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Fluidfilter mit einem
Kunststoffgehäuse
und einer austauschbaren Fluidfilterkartusche. Die vorliegende Erfindung
betrifft insbesondere den Aufbau des Gehäuses derart, dass es zur korrekten
Funktion ausschließlich
eine damit zusammenwirkend konfigurierte austauschbare Fluidfilterkartusche
aufnehmen kann. Eine der aufkommenden Techniken hinsichtlich einer
Fluidfilterkonstruktion ist die Vergrößerung der mit Gewinde versehenen
Verbindungsgrenzfläche
zwischen dem gegossenen Kunststoffgehäuse und dem Fluidzufuhrkopf
in Verbindung mit dem Wegfall der typischen oder herkömmlichen
Mutternplatte. Gemäß einer
Ausführungsform
dieses Konstruktionskonzepts wird das Gehäuse aus Kunststoff gegossen
und die zylinderförmige
Außenfläche des
Gehäuses
weist nahe dem offenen Ende des Gehäuses ein Außengewinde auf. Diese Gewindefläche des
Gehäuses
wird zum Befestigen des Gehäuses und
damit der Fluidfiltereinheit am Kopf verwendet. Ein derartiges Gehäuse ist
zur Verwendung mit einem aufschraubbaren Filtersystem als Teil einer Wegwerf-Fluidfiltereinheit
konfiguriert. Einige Endbenutzer eines derartigen, vorstehend beschriebenen Filtersystems
schätzen
die sich durch eine austauschbare Fluidfilterkartusche bietenden
Vorteile. Daher wäre
es auf dem Fachgebiet von Vorteil, wenn ein gegossenes Kunststoffgehäuse allgemein
wie vorstehend beschrieben, aber derart konfiguriert wäre, dass
es eine austauschbare Fluidfilterkartusche aufnimmt. Die Fähigkeit
zum Aufnehmen einer austauschbaren Kartusche bedingt, dass das Gehäuse nicht
in der Lage ist, einen aufschraubbaren Filter als Teil eines Wegwerfsystems
für Einmalgebrauch
aufzunehmen. Die hierin beschriebene Fluidfilterkonstruktion betrifft
die Bereitstellung dieser Fähigkeit durch
die Konstruktion einer neuartigen und nicht offensichtlichen Fluidfilterendplatte
mit entsprechenden Modifikationen des oberen freiliegenden Randes des
Gehäuses,
der das offene Ende des Gehäuses definiert.