DE112008000085B4

DE112008000085B4 - Filter mit Installationsintegrität

Info

Publication number: DE112008000085B4
Application number: DE112008000085.9T
Authority: DE
Inventors: Mark T. Wieczorek; Chad M. Thomas; Mark V. Holzmann; Peter K. Herman; Jeffrey A. Husband; Hendrik N. Amirkhanian; Michael J. Connor
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2028-01-12
Also published as: WO2008091750A1; US7615151B2; US20080179236A1; US7850845B2; DE112008000085T5; CN101578139A; US20100108591A1; CN101578139B

Abstract

Filter mit Installationsintegrität,
mit einem Gehäuse (32), das ein Filterelement (34) enthält,
wobei das Gehäuse (32) einen Einlass (36) und einen Auslass (40) aufweist und einen Fluidstromweg durch das Filterelement (34) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) definiert,
wobei der Filter einen ersten Installationszustand, der die gewünschte Filterintegrität bereitstellt, und einen zweiten Installationszustand aufweist,
wobei der Fluidstromweg einen Fluidstromkanal mit einem magnetisch vorgespannten Kolben (80) aufweist, der beweglich ist zwischen einer ersten Position, die Fluidstrom (70) durch einen Kanal (56) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) gestattet, und einer zweiten Position, die den Fluidstrom durch den Kanal (56) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) zumindest teilweise blockiert,
wobei sich der Kolben (80) in der ersten Position befindet, wenn sich der Filter in dem ersten Installationszustand befindet, und in der zweiten Position befindet, wenn sich der Filter in dem zweiten Installationszustand befindet,
wobei das Gehäuse (32) oder das Filterelement (34) oder der Käfig (82) einen magnetischen Betätigungsabschnitt (84) nahe dem Kolben (80) und magnetisch daran gekoppelt aufweist, wenn sich der Filter in dem ersten Installationszustand befindet,
wobei die magnetische Kopplung eine ausreichende magnetische Kraft bereitstellt, um den Kolben (80) in die erste Position zu bewegen, und
wobei die magnetische Kopplung in dem zweiten Installationszustand fehlt, wodurch nicht genügend Kraft vorliegt, um den Kolben (80) in die erste Position zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kanal (56) einen Käfig (82) umfasst, der den Kolben (80) stützt und zur Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position führt und
dass der Kolben (80) und der Käfig (82) schalenförmige Glieder sind, die einander in verschachtelter Beziehung in Eingriff nehmen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter mit Installationsintegrität gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Fluidfilter sind im Stand der Technik bekannt. Der Filter filtert zu einer oder mehreren Komponenten strömendes Fluid zur Bereitstellung eines sauberen, gefilterten Fluids dafür und zu ihrem Schutz. Zum Beispiel sind Kraftstoffanlagen in Dieselmotoren anfällig für Schäden aufgrund von unter anderem Erosion und Korrosion. Erosion kann dadurch verursacht werden, dass Verunreinigungen in dem Kraftstoff empfindliche mechanische Komponenten, wie zum Beispiel Kraftstoffeinspritzventile und Pumpen, erreichen. Korrosion kann durch Wasserverunreinigung in der Kraftstoffanlage verursacht werden. In der Regel wird ein Kraftstoff/Wasser-Abscheider verwendet, um sowohl teilchenförmige Verunreinigungen als auch Wasser zu entfernen. Mit steigenden Einspritzdrücken der Kraftstoffanlage werden diese Beeinträchtigungsarten immer bedeutender. Hersteller von Motoren und Kraftstoffanlagen streben in immer stärkerem Maße danach, eine ordnungsgemäße Kraftstofffiltration als Erstausrüstung am Motor sowie auch für während der Routinewartung verwendete Ersatzfilter bereitzustellen.
Der bekannte Filter, von dem die Erfindung ausgeht ( WO 2005/056942 A1 ), stellt eine Installationsintegrität über eine magnetische Kopplung des Kolbens an das Filterelement dar, die nur bei eingesetztem Filterelement aktiv ist. Damit wird der Fluidstrom durch den Filter zumindest teilweise blockiert, wenn ein Fehlinstallationszustand vorliegt, zum Beispiel ein nicht ordnungsgemäß angebrachtes oder ausgerichtetes Filterelement oder Ersatzfilterelement in dem Filtergehäuse, ein nicht ordnungsgemäßer Ersatzfilter, das Fehlen eines Filterelements, ein nicht ordnungsgemäßer Gehäusedeckel o. dgl. Der Fluidstrom kann vollständig gesperrt oder gedrosselt oder reduziert werden, um zum Beispiel nur genug Kraftstoff bereitzustellen, so dass ein Motor im Notlauf, weiterläuft.
Ein Filter mit Installationsintegrität ist für Hersteller, einschließlich Erstausrüster (OEMs) wünschenswert, um eine ordnungsgemäße Installation, einschließlich Montage, Ausrichtung, ordnungsgemäßer Ersatzfilterelemente, die OEM-Spezifikationen entsprechen, usw., zu gewährleisten, um verschiedene Komponente zu schützen und die Zuführung von sauberem, gefiltertem Fluid dahin zu gewährleisten.
Der Lehre liegt das Problem zugrunde, den bekannten Filter mit Installationsintegrität weiter zu verbessern.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Filter mit Installationsintegrität mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Filters sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Im Folgenden nun eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:

1 ist eine Schnittansicht eines Filters mit Installationsintegritätsfreigabe gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 1.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 2.
4 ist wie 2 und zeigt einen anderen Betriebszustand.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 4.
6 ist wie 5 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Komponente von 5.
8 ist eine perspektivische Unteransicht einer Komponente von 5.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
14 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 15.
17 ist ein Diagramm einer normalisierten magnetischen Kraft als Funktion der Art des Trägerglieds in 6.
18 ist ein Magnetflussdiagramm für eine Ausführungsform von 6.
19 ist ein Magnetflussdiagramm für eine andere Ausführungsform von 6.
20 ist ein Magnetflussdiagramm für eine andere Ausführungsform von 6.
21 ist ein Magnetflussdiagramm für eine andere Ausführungsform von 6.
22 ist ein Magnetflussdiagramm für eine andere Ausführungsform von 6.
23 ist wie 2 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
24 ist wie 2 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
25 ist wie 3 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
26 ist wie 3 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
27 ist wie 3 und zeigt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform.
28 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
29 ist wie 28 und zeigt einen anderen Betriebszustand.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Filter 30 mit Installationsintegrität und Magnetflusssteuerung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Filter enthält ein Gehäuse 32, das ein Filterelement 34 enthält. Das Gehäuse weist einen Einlass 36 zur Aufnahme von schmutzigem Fluid, wie bei Pfeil 38 gezeigt, und einen Auslass 40 zum Abführen von sauberem, gefiltertem Fluid, wie bei Pfeil 42 gezeigt, zu einer bestimmten Komponente, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor 44 usw., auf. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Filterelement 34 um ein ringförmiges Glied mit einem hohlen Innenraum 46, und es kann eine perforierte Innenauskleidung oder Hülse 47 aufweisen. Das Filterelement erstreckt sich axial entlang der Achse 48 zwischen einer oberen und einer unteren Endkappe 50 und 52. Die obere Endkappe 50 überspannt lateral den hohlen Innenraum 46 und schließt diesen. Die untere Endkappe 52 weist eine Öffnung 54 auf, durch die sich ein Kanal oder ein Steigrohr 56 axial nach oben erstreckt, und ist an der Dichtung 58 dagegen abgedichtet. Das Gehäuse definiert einen Fluidstromweg durch das Filterelement zwischen dem Einlass 36 und dem Auslass 40. Das Fluid strömt durch den Einlass 36, wie bei Pfeil 38 gezeigt, in die äußere, ringförmige Schmutzfluidkammer 60, dann lateral nach innen durch das Filterelement 34 und die Auskleidung 47, wie bei den Pfeilen 62 gezeigt, dann in den hohlen Innenraum 46 als sauberes, gefiltertes Fluid, dann nach oben, wie bei den Pfeilen 64 gezeigt, und lateral, wie bei den Pfeilen 66 gezeigt, dann durch die zu beschreibende Ventilstruktur 68, dann in den Kanal oder das Steigrohr 56, wie bei Pfeilen 70 gezeigt, dann nach unten zum Auslass 40 zur Abführung als sauberes, gefiltertes Fluid, wie bei Pfeil 42 gezeigt. Das Gehäuse 32 ist durch einen abnehmbaren Deckel 72 geschlossen, der das Gehäuse zum Beispiel durch eine Gewindebeziehung in Eingriff nimmt, wie bei 74 gezeigt, oder auf verschiedene andere Weisen, wie zum Beispiel durch eine Viertelumdrehungsverriegelung, Rastverriegelungselemente, Befestigungselemente usw. Der Deckel 72 nimmt in der Regel die obere Endkappe 50 des Filterelements in Eingriff und legt letzteres in Position fest. Bei alternativen Ausführungsformen nimmt der Deckel 72 die obere Endkappe 50 nicht in Eingriff und/oder ist nicht daran angebracht, und solch eine obere Endkappe kann einen Griff zum Herausziehen des Filterelements aufweisen.
Der Filter weist einen ersten Installationszustand auf, 2, 3, der die gewünschte Filterintegrität gewährleistet und den erwähnten Fluidstromweg ermöglicht. Der Filter weist einen zweiten Installationszustand auf, 4, 5, der einem weniger gewünschten Installationszustand oder einer Fehlinstallation entspricht. Der erwähnte Fluidstromweg durch den Filter enthält den erwähnten Kanal oder das erwähnte Steigrohr 56 mit der erwähnten Ventilstruktur 68, die einen magnetisch vorgespannten Kolben 80 enthält, der zwischen einer ersten Aufwärtsposition, 2, 3, die Fluidstrom durch den Kanal gestattet, wie bei Pfeilen 70, 3, gezeigt, wodurch ein Fluidstrom zwischen dem Filtereinlass und -auslass gestattet wird, und einer zweiten Position, 4, 5, die einen Fluidstrom durch den Kanal oder das Steigrohr 56 zwischen dem Filtereinlass und -auslass zumindest teilweise blockiert, beweglich ist. Der Kolben 80 befindet sich in der erwähnten ersten Position der 2, 3, wenn sich der Filter in dem erwähnten ersten Installationszustand befindet. Der Kolben 80 befindet sich dann in der erwähnten zweiten Position der 4, 5, wenn sich der Filter in dem erwähnten zweiten Installationszustand befindet. Bei einer Ausführungsform ist die erwähnte zweite Position des Kolbens, 4, 5, ein geschlossener Zustand, der den Fluidstrom daran hindert, den Auslass 40 zu erreichen. Bei einer anderen, zu beschreibenden Ausführungsform blockiert der Kolben in der erwähnten zweiten Position den Fluidstrom durch den Kanal oder das Steigrohr 56 nur teilweise, um einen reduzierten Fluiddurchfluss bereitzustellen, wodurch zum Beispiel eine beeinträchtigte Leistung eines Motors, wie bei 44, für Notlauf bereitgestellt wird, und zwar selbst bei dem erwähnten Fehlinstallationszustand des Filters.
Das Steigrohr 56, 3, enthält einen Käfig 82, der sich davon nach oben erstreckt und den Kolben 80 stützt und zur Bewegung zwischen der erwähnten ersten und zweiten Position, in den 2 - 5 nach oben und nach unten führt. Das Gehäuse oder das Filterelement oder der Käfig weist einen magnetischen Betätigungsabschnitt 84 in der Nähe des Kolbens 80 und magnetisch daran gekoppelt, wenn sich der Filter in dem erwähnten ersten Installationszustand, 2, 3, befindet, auf, wobei die magnetische Kopplung eine ausreichende magnetische Kraft bereitstellt, um den Kolben 80 anzuziehen und nach oben in die erwähnte erste Position, 2, 3 zu bewegen. Diese magnetische Kopplung fehlt bei dem oben erwähnten zweiten Installationszustand, 4, 5, wodurch eine ungenügende magnetische Kraft, zum Beispiel keine magnetische Kraft, vorliegt, um den Kolben 80 anzuziehen und nach oben in die erwähnte erste Position zu bewegen. Solch ein zweiter oder Fehlinstallationszustand kann auftreten, wenn eine falsche Ausrichtung oder Montage des Filterelements 34 im Gehäuse 32 vorliegt oder wenn ein falsches Ersatzfilterelement verwendet wird, oder bei Fehlen solch eines Filterelements oder wenn ein falscher Deckel verwendet wird usw., was weiter zu beschreiben ist.
Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei dem erwähnten magnetischen Betätigungsabschnitt um einen Magneten 84, und der Kolben 80 wird durch magnetisch durchlässiges Material, vorzugsweise ferromagnetisches Material, bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform ist der Magnet 84 an der Filterendkappe 50 angebracht, wie in den 2, 3 gezeigt. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Magnet 86, der in 2 gestrichelt gezeigt wird, zusätzlich zu dem oder anstelle des Magneten 84 an dem abnehmbaren Deckel 72 angebracht, der das Gehäuse 32 schließt, was weiter zu beschreiben ist. Der Magnet 84 und/oder der Magnet 86 weist eine erste Seite 88 und eine entgegengesetzt weisende Seite 90 auf. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein magnetisch durchlässiges, vorzugsweise ferromagnetisches, Trägerglied 92, 6, auf der zweiten Seite 90 vorgesehen und verstärkt und fokussiert den magnetischen Gradienten zum Kolben 80, was zu beschreiben ist. Das Glied 92 kann ein Magnet sein oder aus magnetisch durchlässigem Material bestehen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Kolben ein Magnet sein und der magnetische Betätigungsabschnitt 84 und/oder 86 kann ein magnetisch durchlässiges Material, ob ein Magnet oder nicht, sein.
Bei einer Ausführungsform, die bei Kraftstoffanlagen für Verbrennungsmotoranwendungen nützlich sein kann, handelt es sich bei dem Filter 30 um einen Kraftstofffilter, und der Kolben 80 gestattet in der erwähnten zweiten Position der 4, 5 einen begrenzten Kraftstoffstrom durch das Steigrohr 56 zum Motor 44, um Notlauf- und beeinträchtigte Betriebsleistung des letzteren zu gestatten. Bei einer solchen Anwendung kann ein Kolben, wie zum Beispiel 80a in 7, eine Öffnung 94 dadurch aufweisen, die einen begrenzten Kraftstoffstrom in der zweiten Position des Kolbens, 4, 5, gestattet, um Notlauf bereitzustellen.
Bei der Ausführungsform der 2 - 5 sind der Kolben 80 und der Käfig 82 schalenförmige Glieder, die einander in einer verschachtelten Beziehung in Eingriff nehmen. Der Kolben 80 bewegt sich in einer Axialrichtung entlang der Achse 48 zwischen der erwähnten ersten und zweiten Position, 2 bzw. 4. Der Kolben 80 ist ein umgekehrtes, inneres, schalenförmiges Glied, und der Käfig 82 ist ein umgekehrtes, äußeres, schalenförmiges Glied. Das innere, schalenförmige Glied des Kolbens weist einen sich lateral erstreckenden Scheibenteil 96 und eine sich davon axial nach unten erstreckende Seitenwand oder Schürze 98 auf. Das äußere, schalenförmige Glied des Käfigs weist einen sich lateral erstreckenden Scheibenteil 100 und eine sich davon axial nach unten erstreckende Seitenwand oder Schürze 102 auf. Die Seitenwand 98 des Kolbens ist entlang der Seitenwand 102 des Käfigs axial verschiebbar und wird von ihr gestützt. Der Scheibenteil 96 des Kolbens befindet sich neben dem Scheibenteil 100 des Käfigs, wenn sich der Kolben in der erwähnten ersten Position, 2, 3, befindet. Der Scheibenteil 96 des Kolbens ist von dem Scheibenteil 100 des Käfigs beabstandet, wenn sich der Kolben 80 in der erwähnten zweiten, abwärtigen Position der 4, 5 befindet. Die Seitenwand 98 des Kolbens 80 weist eine erste axiale Höhe 104, 3, auf, die sich von dem Scheibenteil 96 erstreckt. Die Seitenwand 102 des Käfigs 82 weist einen ersten Abschnitt 106 mit einer zweiten axialen Höhe 108 auf, die sich axial von dem Scheibenteil 100 des Käfigs erstreckt. Die Seitenwand 102 des Käfigs weist einen zweiten Abschnitt 110 auf, der sich axial von dem ersten Abschnitt 106 erstreckt. Der zweite Abschnitt 110 der Seitenwand 102 des Käfigs 82 weist einen oder mehrere Durchbrüche 112 auf, die Fluidstrom von dem hohlen Innenraum 46 dort hindurch in den oberen Teil des Steigrohrkanals 56 leiten, wie durch die Pfeile 70 gezeigt. Die Seitenwand 102 des Käfigs 82 weist mehrere sich axial erstreckende Säulen auf, wie zum Beispiel 114, die sich lateral zwischen jeweiligen Durchbrüchen erstrecken und eine Führungsbahn zum Führen der Axialbewegung des Kolbens 80 daran entlang bereitstellen. Die erwähnte erste axiale Höhe 104 ist kleiner gleich der erwähnten zweiten axialen Höhe 108, so dass, wenn sich der Kolben 80 in der erwähnten oberen ersten Position der 2, 3 befindet, sich die Seitenwand 98 des Kolbens außerhalb des Fluidstromwegs 66, 70 durch die Durchbrüche 112 in der Seitenwand 102 des Käfigs 82 befindet, um Turbulenzen, einschließlich Turbulenzen, die den Kolben 80 sonst aus seiner aufwärtigen, ersten Position lösen könnten, auf ein Minimum zu reduzieren.
Das Steigrohr 56 erstreckt sich axial entlang der Achse 48 im hohlen Innenraum 46 des Filterelements 34 und weist ein Ende 116, 2, auf, das in dem hohlen Innenraum 46 endet. Der Käfig 82 und der Kolben 80 befinden sich am Ende 116 des Steigrohrs. Der Kolben 80 bewegt sich axial zwischen der erwähnten ersten, oberen Position von 2 und der erwähnten zweiten, unteren Position von 4, wie von dem Käfig 82 geführt. Der Kolben 80 wird magnetisch in die erwähnte erste, obere Position vorgespannt und durch Schwerkraft in die erwähnte zweite, untere Position vorgespannt. Ein Käfighalter- und Befestigungsglied 117, 3, 5, erstreckt sich von einem oberen Ende 116 des Steigrohrs nach oben und weist eine Führungsbahnfläche 118 auf, die sich nach oben zu einem Ventilsitz 120 erstreckt. 120. Der Kolben 80 wird durch das erwähnte umgekehrte, schalenförmige Glied bereitgestellt, das einen Scheibenteil 96 aufweist, der den Ventilsitz 120 in der erwähnten zweiten, unteren Position des Kolbens, 4, 5, lateral überspannt, in Eingriff nimmt und schließt. Die Seitenwand oder Schürze 98 des Kolbens erstreckt sich von dem Scheibenteil 96 axial nach unten und umschreibt eine innere Führungsbahn 118 in der erwähnten zweiten, unteren Position des Kolbens und ist während einer Axialbewegung des Kolbens axial entlang der inneren Führungsbahn 118 verschiebbar. Der Käfig 82 enthält eine äußere Führungsbahn an sich axial erstreckenden Säulen 114, die sich von dem Ende 116 des Steigrohrs axial nach oben erstrecken und von der inneren Führungsbahn 118 durch einen lateralen Spalt 122 dazwischen, der einen Ring bildet, lateral nach außen beabstandet sind. Die Seitenwand 98 des Kolbens 80 befindet sich in dem Spalt 122, wenn sich der Kolben in seiner zweiten, unteren Position der 4, 5 befindet. Die Seitenwand 98 des Kolbens 80 wird während der Axialbewegung des Kolbens 80 entlang der äußeren Führungsbahn 114 zwischen der erwähnten ersten und zweiten Position geführt. Bei einer Ausführungsform wird das Käfighalter- und Befestigungsglied 117 durch eine Schnappverbindung an den Schenkeln 117a nach unten in den Innenraum des Steigrohrs 56 an der ringförmigen Rille oder Nut 56a des Steigrohrs vorbei angebracht. Bei anderen Ausführungsformen wird das Glied 117 durch eine Presspassung, Ultraschallschweißen, Klebstoff usw. an dem Steigrohr 56 angebracht. Dann wird der Käfig 82 zum Beispiel durch Klebstoff, Ultraschallschweißen, Presspassung usw. an dem Glied 117 angebracht.
Bei einer Ausführungsform weist eines der erwähnten schalenförmigen Glieder 80 und 82 einen oder mehrere Ansätze auf, zum Beispiel davon vorragende Rippen, um das andere schalenförmige Glied in der erwähnten ersten, oberen Position des Kolbens 80 in Eingriff zu nehmen und zu verhindern, dass der Kolben in der erwähnten ersten, oberen Position des Kolbens am Käfig 82 hängen bleibt, und eine Rückkehr des Kolbens 80 in seine zweite, untere Position als Reaktion auf Schwerkraftvorspannung bei Fehlen der magnetischen Vorspannung zu gewährleisten. 8 zeigt zum Beispiel Ansätze, die durch Rippen 124 bereitgestellt werden, die von der Unterseite des Scheibenteils 100 des Käfigs 82 etwas vorragen und auch von der Innenseite der Seitenwand 102 des Käfigs 82 etwas vorragen.
9 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet, wo angemessen, zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszahlen wie oben. Der Kolben der 1 - 7 wird in 9 durch ein Kugelelement 130, zum Beispiel ein Kugelelement, bereitgestellt, die zwischen einer ersten, oberen Position, wie durch den Magneten 132 im Deckel 72 magnetisch vorgespannt und davon angezogen, und einer zweiten, unteren Position, die am Ventilsitz 134 am Ende 116 des Steigrohrs 56 anliegt, axial beweglich ist. Der Käfig 136 am Ende des Steigrohrs weist einen oberen Sitz 138 auf, an den die Kugel 130 angezogen und in ihrer erwähnten ersten, oberen Position aufgesetzt wird, was wiederum einen Fluidstrom durch Durchbrüche 140 des Käfigs gestattet, wobei das Fluid dann nach unten durch den offenen Ventilsitz 134 in den Innenraum des Steigrohrs 56 strömt. Wenn keine magnetische Vorspannung vorliegt, bewegt sich die Kugel 130 aufgrund der Schwerkraftvorspannung axial nach unten, um den Ventilsitz 134 zu schließen und Fluidstrom in das Steigrohr 56 zu blockieren.
10 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet, wo angemessen, zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszahlen wie oben. Zusätzlich zu oder anstelle des an dem Deckel 72 befestigten Magneten 132 ist ein Magnet 142 an der Endkappe 144 des Filterelements befestigt.
11 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet, wo angemessen, zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszahlen wie oben. Die Endkappe 50 und der Deckel 72 werden durch eine Endkappen-Deckel-Kombination 144 ersetzt, die beide erwähnten Funktionen der Glieder 50 und 72 in Kombination bereitstellt. Der Magnet 146 ist an der Endkappen-Deckel-Kombination 144 befestigt.
12 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet, wo angemessen, zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszahlen wie oben. Für den Kolben wird eine magnetische Kugel 148 verwendet. Die Endkappe 50 und/oder der Deckel 72 enthalten ein magnetisch durchlässiges Material, vorzugsweise ein ferromagnetisches Material, das, falls gewünscht, für eine zusätzliche magnetische Anziehungskraft einen anderen Magneten enthalten kann.
13 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet zum besseren Verständnis, wo angebracht, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Der Kolben wird durch einen Ventilteller 150 mit einem daran befestigten Magneten 152 bereitgestellt, der sich zwischen einer oberen und einer unteren Position axial bewegen kann. In der oberen Position des Ventiltellers 150 strömt Fluid durch Durchbrüche 154 des Käfigs 156. In der zweiten, unteren Position nimmt der Ventilteller 150 den Ventilsitz 158 des inneren Käfigteils 160 in Eingriff und schließt ihn. Die Endkappe 50 und/oder der Deckel 72 enthalten/enthält einen magnetischen Betätigungsteil 162, der durch magnetisch durchlässiges Material, vorzugsweise ferromagnetisches Material, bereitgestellt wird, das, falls gewünscht, einen anderen Magneten enthalten kann.
14 zeigt eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet, wo angemessen, zum besseren Verständnis die gleichen Bezugszahlen wie oben. Der axial bewegliche Kolben wird durch einen kreisförmigen Ringmagneten 164 bereitgestellt, der entlang dem inneren Käfigführungsteil 166 oben am Steigrohr 56 zwischen einer ersten, oberen Position, die die Durchbrüche 168 freilegt, um Fluidstrom dort hindurch in das Steigrohr zu gestatten, und einer zweiten, unteren Position, die die Durchbrüche 168 bedeckt und blockiert, verschiebbar ist. Die Endplatte 50 und/oder der Deckel 72 enthalten/enthält einen magnetischen Betätigungsteil 170, der durch ein magnetisch durchlässiges Material, vorzugsweise ferromagnetisches Material, bereitgestellt wird, das, falls gewünscht, einen oder mehrere zusätzliche Magneten enthalten kann.
Die 15, 16 zeigen eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwenden zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Ein(e) magnetisch durchlässige(r) Kugel oder Kolben 172, vorzugsweise ferromagnetisch, wobei es sich auch um einen Magneten handeln kann, ist zwischen einer ersten, oberen Position am Sitz 174 des Käfigs 176 und einer zweiten, unteren Position, die den Ventilsitz 178 schließt, axial beweglich. Ein Magnet 180 am oberen Teil des Käfigs ist durch eine Feder 182 von der Kugel 172 weg nach oben hin vorgespannt. Bei einer ordnungsgemäßen Installation nimmt ein Zapfen 184 an der Endkappe 50 oder am Deckel 72 den Magneten 180 in Eingriff und drückt ihn nach unten, so dass er sich näher an der Kugel 172 befindet und diese in ihre obere Position am Sitz 174 anzieht, so dass Fluid durch die Durchbrüche 186 in den Käfig und dann durch den offenen Ventilsitz 178 in das Steigrohr 56 strömt. Wenn kein Zapfen 184 den Magneten 180 nach unten drückt, befindet sich der Magnet 180 in seiner oberen Position, wie durch die Feder 182 vorgespannt, und ist von der Kugel 172 beabstandet, so dass eine ungenügende magnetische Kraft zur Kopplung der Kugel 172, um diese gegen die Schwerkraft anzuheben, vorliegt, wodurch die Kugel 172 in ihrer zweiten, unteren Position bleibt und den Ventilsitz 178 schließt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist kein Zapfen 184 vorhanden, und stattdessen ist ein Abstoßungsmagnet 188, der in 15 gestrichelt gezeigt wird, an der Endkappe 50 und/oder am Deckel 72 befestigt, wobei dieser Abstoßungsmagnet den Magneten 180 nach unten abstößt, um die erwähnte Funktion zu erfüllen. Bei diesen Ausführungsformen ist der Magnet 180 beweglich am Käfig angebracht und wird in dem erwähnten ersten Installationszustand in eine betätigte Position nahe dem Kolben oder der Kugel 172 und magnetisch daran gekoppelt bewegt, wobei solch eine Bewegung durch Eingriff von dem Zapfen 184 mechanisch bereitgestellt wird oder durch Abstoßung vom Magneten 188 magnetisch bereitgestellt wird. Das elastische Vorspannungsglied 182 spannt den Magneten 180 von der erwähnten betätigten Position weg. Bei einer weiteren Alternative ist ein Abstoßungsmagnet am unteren Ende des Zapfens 184 angebracht, wie zum Beispiel bei 185 gestrichelt gezeigt, um den Magneten 180 axial nach unten abzustoßen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Notbetriebsausrüstung durch ein zusätzliches magnetisches Betätigungsglied, zum Beispiel 84a, 3, bereitgestellt, das so positioniert werden kann, dass es unabhängig von den erwähnten Installationszuständen eine magnetische Kopplung an den Kolben 80 bewirkt, um eine Bewegung des Kolbens 80 in die erwähnte erste, aufwärtige Position zu verursachen, selbst wenn sich der Filter in dem erwähnten zweiten Installationszustand befindet. Zum Beispiel kann die Notbetriebsausrüstung einen Zusatzmagneten 84a zur Platzierung oben auf dem Filter enthalten, um die erwähnte magnetische Kopplung bereitzustellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Filterelement ein auswechselbares Filterelement, das durch Abnehmen des abnehmbaren Deckels 72, dann Herausnehmen des verbrauchten Filterelements und dann Einsetzen eines neuen Ersatzfilterelements ausgewechselt wird. Der erwähnte zweite Installationszustand, in dem der Kolben 80 nicht in seine erste, obere Position bewegt worden ist, sondern stattdessen in seiner unteren, zweiten Position bleibt, kann auf eine nicht ordnungsgemäße Ausrichtung des Ersatzfilterelements bezüglich des Gehäuses 32 und/oder des Deckels 72 oder eine nicht ordnungsgemäße Befestigung des Ersatzfilterelements in dem Gehäuse oder ein falsches Ersatzfilterelement (das zum Beispiel nicht den OEM-Spezifikationen entspricht) oder das Fehlen eines Filterelements (wo zum Beispiel versucht wird, das System ohne ein Filterelement 34 zu verwenden) oder einen falschen Deckel 72 usw. zurückzuführen sein. Bei einer wünschenswerten Ausgestaltung wird ein Ersatzfilterelement 34 für einen Filter mit Installationsintegrität bereitgestellt, wodurch gewährleistet wird, dass in der Tat ein richtiges Ersatzfilterelement (das zum Beispiel den OEM-Spezifikationen entspricht) verwendet wird. Ein richtiges Ersatzfilterelement muss den Kolben in die erwähnte erste Position betätigen, um Fluidstrom zu ermöglichen; ansonsten bleibt der Kolben in der erwähnten zweiten Position und sperrt entweder Fluidstrom oder begrenzt Fluidstrom auf eine reduzierte Menge. Das Filterelement kann aus dem Gehäuse herausgenommen werden und durch ein Ersatzfilterelement ersetzt werden, wobei dieses Ersatzfilterelement einen ersten installierten Zustand, der die erwähnte gewünschte Filterintegrität gewährleistet, und einen zweiten installierten Zustand aufweist, wobei sich der Kolben in der erwähnten ersten Position befindet, wenn sich der Ersatzfilter in dem erwähnten ersten installierten Zustand befindet, wobei sich der Kolben in der erwähnten zweiten Position befindet, wenn sich das Ersatzfilterelement in dem erwähnten zweiten installierten Zustand befindet. Bei einer Ausführungsform ist der erwähnte zweite installierte Zustand des Ersatzfilterelements aus der aus einem nicht ordnungsgemäß befestigten Ersatzfilterelement in dem Gehäuse und einem falschen Ersatzfilterelement bestehenden Gruppe ausgewählt.
Bei Kraftstoffanlagenanwendungen für Verbrennungsmotoren hilft das vorliegende System dabei, die Installation eines falschen Filterelements zu verhindern. Ein Magnetventil wird durch das Zusammenwirken eines Magnetfeldes und der Ventilanordnung 68 im Steigrohr des Filtergehäuses betätigt. Wenn ein falsches Filterelement installiert wird oder wenn das Filterelement ganz herausgenommen ist, drosselt oder unterbindet das Magnetventil den Kraftstoffstrom zum Motor. Somit wird die Kraftstoffversorgung des Motors unterbrochen oder er erhält gerade genug Kraftstoff, um in einem beeinträchtigten Leistungsmodus für Notlauf zu laufen. Bei ordnungsgemäßer Installation betätigt das erwähnte magnetische Zusammenwirken das Ventil und bewegt den Kolben in die geöffnete Position, wodurch Kraftstoff zu dem Motor fließen kann. Eine Notbetriebsausrüstung deaktiviert das Sperrmerkmal. Die Ausrüstung kann einen Magneten enthalten, der oben am Deckel 72 oder an der Endkappe 50 befestigt ist, so dass das Ventil geöffnet bleibt, das heißt der Kolben 80 wird trotz eines Fehlinstallationszustands, wie zum Beispiel der Verwendung eines falschen Ersatzfilterelements, in seiner aufwärtigen, geöffneten Position gehalten. Solch eine Ausrüstung kann auch bei Instandhaltung wünschenswert sein, wo für diagnostische Testzwecke usw. gewünscht ist, das Ventil mit dem Kolben 80 in seiner aufwärtigen Position geöffnet zu halten. Bei anderen Ausführungsformen kann die Ausrüstung eine Klemme enthalten, die über das Steigrohr schnappt, um einen Zusatzmagneten in Position zu halten und so den Kolben 80 in seine aufwärtige Position anzuziehen, was zu beschreiben ist.
Der Magnet 84 ist vorzugsweise ein NdFeB-Seltenerdmagnet (NdFeB - Neodym-Eisen-Bor), das für seine Kostenbilanz, seine Temperaturfestigkeit, seine Größe und seine Magnetfeldstärke ausgewählt wird. Andere Magnetauswahlen sind vorzugsweise SaCo (Samarium-Kobalt), Keramik, Ferrit und ein Elektromagnet (in Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle). Der Magnet wird vorzugsweise so ausgewählt, dass er den für die bestimmte Filteranwendung erwarteten Betriebstemperaturen widerstehen kann. Zum Beispiel steigen bei Kraftstoffanlagen für Verbrennungsmotoren Motorraumtemperaturen von Jahr zu Jahr, einschließlich Temperaturen in einem Bereich von 150°C. Bei einer Implementierung ist ein Neodym-Eisen-Bor-Magnet der Klasse N42H für einen Betriebsbereich bis zu ca. 120°C geeignet. Für eine 150°C-Anwendung wäre eine „S“-Klasse wünschenswert. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Magnet 84 oben und in dem Filtergehäuse 32 positioniert, wobei dieser Bereich mit Kraftstoff, zum Beispiel Dieselkraftstoff oder ein Dieselkraftstoff-Luft-Gemisch, gefüllt sein kann. Im letzteren Fall wird der Magnet möglicherweise nicht durch den Kraftstoff gekühlt und kann die volle Motorraumumgebungstemperatur, zum Beispiel 120°C bis 150°C, erreichen. Der Magnet mit der richtigen Klasse wird vorzugsweise so ausgewählt, dass die Magnetfeldstärke nicht vermindert wird, wenn er den erwähnten erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist. Ein anderes Kriterium bei der Magnetauswahl ist der Korrosionswiderstand. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Magnet oben an der Endkappe 50 des Filterelements 34 und ist demgemäß in Dieselkraftstoff, Biodieselkraftstoff usw. eingetaucht, der in der Regel einen gewissen Gehalt an Wasser und einigen Kraftstoffadditiven besitzt. Der Magnet sollte korrosionsfest sein und kann vorzugsweise eine korrosionsfeste Beschichtung aufweisen, die sich für solch eine Umgebung eignet. Der Magnet und/oder seine Beschichtung sollten mit dem Rest der Kraftstoffanlage kompatibel sein, das heißt, die Beschichtung sollte andere Materialien in der Kraftstoffanlage nicht beeinträchtigen. Bei einer Ausführungsform ist der erwähnte Neodym-Eisen-Bor-Magnet dreifachnickelbeschichtet.
Die erwähnte magnetisch durchlässige, vorzugsweise ferromagnetische Trägerscheibe 92, 6, die einen oder mehrere zusätzliche Hilfsmagneten enthalten kann, verstärkt wünschenswerterweise den Magnetfeldgradienten in Richtung des Ventilkolbens 80 durch das Hinzufügen eines eisenhaltigen oder auf andere Weise magnetisch durchlässigen Objekts in großer Nähe des Magneten 84. Bei einigen Ausführungsformen kann dies die Verwendung eines weniger teuren Magneten (der zum Beispiel kleiner ist, einer anderen Art ist, einer niedrigeren Klasse ist usw.) gestatten, um die erforderliche magnetische Anziehkraft am Ventilkolben 80 zu erreichen. Die am Magneten 84 angeordnete Trägerscheibe 92 verstärkt den zum Kolben 80 projizierten Magnetfeldgradienten und verstärkt somit die magnetische Anziehkraft. Solch eine Trägerscheibe kann aus Eisen oder einer Stahllegierung sein, was auch die Montage unterstützen kann, indem ein Glied bereitgestellt wird, um den Magneten 84 ohne Zerbrechen des Magneten durch Presspassung in seine Tasche in der Endkappe oder in dem Deckel anzubringen.
Die 17 - 22 vergleichen verschiedene Arten von Trägergliedern zur Verwendung als Trägerglied 92 in 6. 17 ist ein Diagramm einer normalisierten Magnetkraft als Funktion der Art der Trägerglieder, wobei Folgendes gezeigt wird: an der Säule 202 die durch den Magneten 84 alleine ohne Trägerglied bereitgestellte Kraft, wie in dem Flussdiagramm in 18 gezeigt; an der Säule 204 die magnetische Kraft bei Verwendung eines dicken Stahlzylinderträgerglieds 206, wie im Flussdiagramm von 19 gezeigt; an der Säule 208 die magnetische Kraft für ein dünnes, aber einen großen Durchmesser aufweisendes Stahlplattenträgerglied 210, wie im Flussdiagramm von 20 gezeigt; an der Säule 212 die magnetische Kraft für einen Magneten 84, der in einem schalenförmigen Trägerglied 214 eingeschlossen ist, das um ihn herum geschachtelt ist, wie im Flussdiagramm in 21 gezeigt; und an der Säule 216 die magnetische Kraft für einen Magneten 84, der mit einem umgedrehten schalenförmigen Trägerglied 218 in einer nicht verschachtelten Beziehung verwendet wird, wobei der Magnet 84 in dem Flussdiagramm in 22 gezeigt wird.
In verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Magneten verwendet werden, zum Beispiel in einer gestapelten Beziehung für eine verbesserte Magnetfeldstärke. Bei weiteren Ausführungsformen können Magneten mit entgegengesetzter Polarität für Öffnungs- und Schließfunktionen verwendet werden, wie erwähnt. Falls gewünscht, kann eine Magnetfeldform- und Fokussierstruktur verwendet werden, um Flusslinien nach Wunsch zu fokussieren und zu lenken, zum Beispiel wie oben gezeigt. Es kann auch Magnetabschirmung verwendet werden, falls, zum Beispiel in einem Motorraum in großer Nähe zu empfindlichen elektronischen Bauteilen, magnetische Störungen vermieden werden sollen.
23 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Eine Notbetriebsausrüstung wird durch den Zusatzmagneten 230 bereitgestellt, der oben auf dem Käfig 82 platziert ist, um den Kolben 80 in seiner aufwärtigen geöffneten Position zu halten. Dies kann dann erwünscht sein, wenn ein Ersatzfilter oder ein zulässiger Ersatzfilter nicht zur Verfügung stehen, jedoch ein voller Kraftstoffstrom zum Motor erforderlich ist. Der Magnet 230 kann durch seine magnetische Anziehung zum Kolben 80 in Position gehalten werden, oder er kann durch Klebstoff oder auf andere Weise an dem Oberteil des Käfigs 82 befestigt oder damit verbunden sein. Die Notbetriebsausrüstung stellt ein zusätzliches magnetisches Betätigungsglied zur Verfügung, das so positioniert werden kann, dass es eine magnetische Kopplung an den Kolben 80 unabhängig von den erwähnten Installationszuständen bewirkt, um eine Bewegung des Kolbens 80 in die erwähnte aufwärtige, erste Position zu bewirken, selbst wenn sich der Filter in dem erwähnten zweiten Installationszustand befindet.
24 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Eine Notbetriebsausrüstung wird durch den Zusatzmagneten 232 oben auf dem Deckel 72 bereitgestellt, um die oben erwähnte Notbetriebsfunktion zu erfüllen. Dies ist besonders leicht für den Fahrer zu implementieren, indem der Magnet 232 einfach außen auf der Oberseite der oberen Deckels 72 platziert und der Magnet 232, falls erforderlich, durch Klebstoff, Band oder dergleichen, daran befestigt wird.
25 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Eine anklemmbare zusätzliche Kappe 234 enthält untere Widerhakenschenkel 236, die in Durchbrüche 112 des Käfigs 82 einschnappen, um die anklemmbare Kappe 234 daran festzuhalten. Die anklemmbare Kappe enthält einen Zusatzmagneten 238, der den Kolben 80 für die oben erwähnte Notbetriebsfunktion nach oben in seine geöffnete Position anzieht. Neben dem Magneten 238 wird ein Spalt 240 belassen, um den Magneten mit einem Schraubendreher oder dergleichen aus der Kappe zu stemmen, wenn die Notbetriebsfunktion deaktiviert werden soll. Bei einer weiteren Ausführungsform ragen die inneren Ränder 237 der Widerhakenschenkel 236 weit genug lateral nach innen in die Durchbrüche 112, um sich unter der Seitenwand 98 des Kolbens 80 zu erstrecken und eine Abwärtsbewegung des Kolbens zu verhindern, nachdem der Kolben 80 durch den Magneten 238 nach oben in seine geöffnete Position magnetisch angezogen worden ist. Bei solch einer Ausführungsform kann der Magnet 238 dann entfernt werden, und der Kolben 80 bleibt in seiner aufwärtigen geöffneten Position, um die erwähnte Notbetriebsfunktion zu erfüllen. Dann kann der entfernte Magnet 238 mit einer anderen anklemmbaren zusätzlichen Kappe wie 234 an einem anderen Filter verwendet werden, um die gewünschte Notbetriebsfunktion dafür bereitzustellen. Wenn die Notbetriebsfunktion bei Fehlen des Magneten 238 nicht aufrechterhalten werden soll, das heißt, wenn die Notbetriebsfunktion bei Fehlen des Magneten 238 deaktiviert werden soll, dann enden die unteren Widerhakenschenkel 236 an ihrer lateral einwärtigen Erstreckung, wie bei 236a gezeigt, unterhalb der Seitenwand 102 des Käfigs 82 und erstrecken sich nicht weiter lateral nach innen, wie bei 237 gezeigt, unterhalb der Seitenwand 98 des Kolbens 80. Die durch die zusätzliche Kappe 234 bereitgestellte Notbetriebsausrüstung enthält ein zusätzliches magnetisches Betätigungsglied 238, das so positioniert werden kann, dass es unabhängig von den erwähnten Installationszuständen eine magnetische Kopplung an den Kolben 80 bewirkt, um eine Bewegung des Kolbens 80 in die erwähnte erste, aufwärtige Position zu verursachen, selbst wenn sich der Filter in dem erwähnten zweiten Installationszustand befindet. Der mechanische Anschlag an 237 blockiert eine Abwärtsbewegung des Kolbens 80 in die erwähnte zweite, untere Position nach Bewegung des Kolbens in die erste, obere Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied 238. Wenn bei einer alternativen Ausführungsform der Magnet 238 enger an den Kolben 80 positioniert werden soll, um eine ausreichende magnetische Kopplung zu gewährleisten oder um es einem kleineren Magneten zu ermöglichen, den Kolben 80 vor einer lateralen Einwärtsbewegung der Widerhaken 237 in die Durchbrüche 112 nach oben anzuziehen, kann der Absatz- oder vorspringende Randteil 234a weggelassen werden, wie bei der gestrichelten Linie 234b gezeigt, und der Magnet 238 wird anfangs oben auf dem Käfig 82 platziert, und dann wird die anklemmbare Kappe 234 entlang dem Käfig nach unten geschoben, wobei die Widerhaken 237 lateral einwärts in die Durchbrüche 112 unterhalb des Kolbens 80 einschnappen, wonach der Magnet 238 in Position belassen werden kann oder durch den nun geleerten Absatzbereich 234a entfernt werden kann. Die zusätzliche Kappe 234 wird an dem Käfig 82 angebracht und positioniert den Magneten 238 mit dem oder ohne den Absatz 234a, um eine magnetische Kopplung an den Kolben 80 zu bewirken und eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 in seine aufwärtige erste Position zu verursachen. Es wird bevorzugt, dass die zusätzliche Kappe 234 in einer Klemm-Beziehung durch den bzw. die erwähnten einen oder mehreren Widerhakenschenkel 236 mit den erwähnten inneren Rändern oder Widerhaken 237, die den Käfig an den Durchbrüchen 112 ergreifen, am Käfig 82 angebracht wird. Der eine oder die mehreren Widerhakenschenkel 236 erstrecken sich an den Widerhaken 237 in die Bewegungsbahn des Kolbens 80 und stellen einen mechanischen Anschlag bereit, der eine Bewegung des Kolbens 80 nach unten in die zweite, untere Position nach der erfolgten erwähnten magnetisch angezogenen Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 in seine obere, erste Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied 238 blockiert. Das zusätzliche magnetische Betätigungsglied 238 kann von der Kappe 234 entfernt werden, nachdem der Kolben 80 als Reaktion auf das Anziehen an das magnetische Glied 238 nach oben in seine erste Position bewegt worden ist, wonach der Kolben 80 in seiner ersten, aufwärtigen Position bleibt, in der er selbst nach dem Entfernen des Magneten 238 durch den erwähnten mechanischen Anschlag, der durch die inneren Ränder oder Widerhaken 237 bereitgestellt wird, blockiert wird.
26 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform und verwendet zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Ein Zusatzmagnet, wie bei 242 gestrichelt gezeigt, kann in große Nähe des Magneten 84 gebracht werden, um die Magnetfeldstärke zum Anziehen des Kolbens 80 nach oben hinzuzufügen, falls der Magnet 84 unzureichend wird oder sich löst oder fehlt oder verlorengeht, 27. Der Zusatzmagnet 242 kann in Position belassen werden, wodurch er zusammen mit dem Magneten 84 den Kolben 80 in seiner aufwärtigen Position hält. Als Alternative oder zusätzlich dazu kann ein Stift 244, 27, lateral durch die Käfigdurchbrüche 112 eingeführt und durch die Unterlegscheibe 246, durch die Widerhaken 248 eingeschnappt sind, darin gehalten werden. Der Stift 244 hält den Kolben 80 in seiner aufwärtigen Position. Bei einer Implementierung wird der Stift 244 ohne Magnet 84 und/oder ohne Magnet 242 verwendet, zum Beispiel kann ein vorübergehender Magnet oben auf dem Käfig 82 platziert werden, den Kolben 80 in seine obere, geöffnete Position anziehen, woran sich die Installation des Stifts 244 anschließt, wonach der vorübergehende Magnet entfernt werden kann, der den Kolben 80 in seiner oberen, geöffneten Position lässt, 27, und den Kolben 80 in seiner oberen, geöffneten Position hält, und zwar unabhängig davon, ob ein Magnet vorhanden ist oder nicht. Der Stift 244 stellt einen mechanischen Anschlag bereit, der eine Bewegung des Kolbens 80 nach unten in seine zweite, untere Position blockiert, nachdem die erwähnte Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 in seine erste, aufwärtige Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied 242 erfolgt ist. Der Stift 244 wird durch die Durchbrüche 112 im Käfig 82 eingeführt und hält den Kolben 80 in seiner aufwärtigen, ersten Position, selbst bei Entfernen des Magneten 242. Der Stift 244 weist durchbiegbare Widerhaken 248 auf, die durch die Unterlegscheibe 246 eingeschnappt werden, um den Stift 244 am Käfig 82 festzuhalten.
Die 28, 29 zeigen eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform und verwenden zum besseren Verständnis, wo angemessen, die gleichen Bezugszahlen wie oben. Der Käfig 82a ist durch eine Schnappverbindung an dem Käfighalter- und Befestigungsglied 117b angebracht, das durch Schnappverbindung an seinem oberen Ende an dem Steigrohr 56 angebracht ist. Der Magnet 180 wird durch die Feder 182 nach oben vorgespannt. In dem erwähnten ersten Installationszustand, wird der Magnet 180 durch den Zapfen 184 nach unten in die in 28 gezeigte betätigte Position bewegt. Die nicht betätigte, obere Position des Magneten 180 wird in 29 gezeigt, zum Beispiel bei Fehlen des Zapfens 184. In der erwähnten betätigten Position des Magneten 180, 28, wird der Kolben oder die Kugel 172 nach oben in seine bzw. ihre erwähnte erste Position magnetisch angezogen, wodurch ein Fluidstrom durch die Öffnung 117c im Glied 117b und dann durch den Kanal oder das Steigrohr 56 zum Filterauslass 40 gestattet wird. In der nicht betätigten Position des Magneten 180, wie bei der aufwärtigen Position des Magneten in 29 gezeigt, ist die magnetische Kopplung ungenügend, und es besteht eine ungenügende magnetische Kraft, um den Kolben oder die Kugel 172 nach oben anzuziehen, und folglich bewegt sich der Kolben oder die Kugel 172 durch Schwerkraft in seine bzw. ihre erwähnte zweite Position und schließt dabei den Ventilsitz an der Öffnung 117c ganz oder zumindest teilweise. Der Magnet 180 wird durch das elastische Vorspannungsglied 182 von der unteren, betätigten Position von 28 in die obere, nicht betätigte Position von 29 vorgespannt. Der Kolben oder die Kugel 172 weist einen Kolbenbewegungshub 252 zwischen seiner bzw. ihrer erwähnten ersten und zweiten Position, 28 bzw. 29, auf. Der Magnet 180 weist einen Magnetbewegungshub 254 zwischen seiner betätigten und seiner nicht betätigten Position, 28 bzw. 29, auf. Bei einer Ausführungsform ist der Magnetbewegungshub 254 in einer wichtigen Maßbeziehung um mindestens das 1,5-Fache größer als der Kolbenbewegungshub 252. Bei den verschiedenen erwähnten Ausführungsformen mit elastischen Gliedern, die durch Federn, wie zum Beispiel 182, 256, bereitgestellt werden, wird bevorzugt, dass solche Federn aus einem nicht magnetischen Material, zum Beispiel einem Verbundwerkstoff, rostfreiem Stahl usw., hergestellt sind, um das Magnetfeld des jeweiligen Magneten nicht zu beeinträchtigen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein elastisches Vorspannungsglied bereitgestellt, um den Kolben in die erwähnte zweite, abwärtige Position vorzuspannen, wie zum Beispiel in 4 an der elastischen Vorspannungsfeder 256 in Punktlinie gezeigt. Die Vorspannung der Feder 256 wird so gewählt, dass magnetische Kopplung in dem erwähnten ersten Installationszustand eine magnetische Kraft an den Kolben 80 bereitstellt, die größer ist als die Vorspannungskraft an den Kolben, die durch das elastische Vorspannungsglied 256 bereitgestellt wird. Die Verwendung der Feder 256 kann wünschenswert sein, um trotz des Widerstands durch Festlaufen oder Adhäsion des Kolbens 80 entlang seiner Führungsbahn während seiner Abwärtsbewegung den Ventilsitz 120 vollständig zu schließen oder auf andere Weise einen solchen Ventilsitz in Eingriff zu nehmen.

Claims

Filter mit Installationsintegrität, mit einem Gehäuse (32), das ein Filterelement (34) enthält, wobei das Gehäuse (32) einen Einlass (36) und einen Auslass (40) aufweist und einen Fluidstromweg durch das Filterelement (34) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) definiert, wobei der Filter einen ersten Installationszustand, der die gewünschte Filterintegrität bereitstellt, und einen zweiten Installationszustand aufweist, wobei der Fluidstromweg einen Fluidstromkanal mit einem magnetisch vorgespannten Kolben (80) aufweist, der beweglich ist zwischen einer ersten Position, die Fluidstrom (70) durch einen Kanal (56) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) gestattet, und einer zweiten Position, die den Fluidstrom durch den Kanal (56) zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (40) zumindest teilweise blockiert, wobei sich der Kolben (80) in der ersten Position befindet, wenn sich der Filter in dem ersten Installationszustand befindet, und in der zweiten Position befindet, wenn sich der Filter in dem zweiten Installationszustand befindet, wobei das Gehäuse (32) oder das Filterelement (34) oder der Käfig (82) einen magnetischen Betätigungsabschnitt (84) nahe dem Kolben (80) und magnetisch daran gekoppelt aufweist, wenn sich der Filter in dem ersten Installationszustand befindet, wobei die magnetische Kopplung eine ausreichende magnetische Kraft bereitstellt, um den Kolben (80) in die erste Position zu bewegen, und wobei die magnetische Kopplung in dem zweiten Installationszustand fehlt, wodurch nicht genügend Kraft vorliegt, um den Kolben (80) in die erste Position zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (56) einen Käfig (82) umfasst, der den Kolben (80) stützt und zur Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position führt und dass der Kolben (80) und der Käfig (82) schalenförmige Glieder sind, die einander in verschachtelter Beziehung in Eingriff nehmen.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Betätigungsabschnitt (84) einen Magneten aufweist und der Kolben (80) ein magnetisch durchlässiges Material aufweist.
Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch durchlässige Material ein ferromagnetisches Material ist.
Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (34) eine Endkappe (50) aufweist und der Magnet (84) an der Endkappe (50) befestigt ist.
Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (32) durch einen abnehmbaren Deckel (72) geschlossen ist und ein Magnet (86) an dem Deckel (72) angebracht ist.
Filter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (84) eine erste Seite (88), die zum Kolben (80) weist, und eine entgegengesetzt weisende zweite Seite (90) aufweist und dass ein magnetisch durchlässiges Trägerglied (92) auf der zweiten Seite (90) angeordnet ist und die Magnetfeldgradientenprojektion zum Kolben (80) verstärkt.
Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch durchlässige Trägerglied (92) ein ferromagnetisches Trägerglied ist.
Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (180) beweglich am Käfig (176) angebracht ist und in dem ersten Installationszustand in eine betätigte Position nahe dem Kolben (172) und magnetisch daran gekoppelt bewegt ist.
Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Vorspannungsglied (182) vorgesehen ist, das den Magneten (180) von der betätigten Position weg vorspannt.
Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (180) durch das elastische Vorspannungsglied (182) von der betätigten Position weg in eine nicht betätigte Position vorgespannt wird, dass der Kolben (172) einen Kolbenbewegungshub (252) zwischen der ersten und der zweiten Position aufweist, dass der Magnet (180) einen Magnetbewegungshub (254) zwischen der betätigten und der nicht betätigten Position aufweist und dass der Magnetbewegungshub (254) um mindestens das 1,5-Fache größer ist als der Kolbenbewegungshub (252).
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Vorspannungsglied (256) vorgesehen ist, das den Kolben (80) in die zweite Position vorspannt.
Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Kopplung in dem ersten Installationszustand eine magnetische Kraft an dem Kolben (80) bereitstellt, die größer ist als die Vorspannungskraft an dem Kolben (80), die durch das elastische Vorspannungsglied (256) bereitgestellt wird.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben einen Magneten aufweist und der magnetische Betätigungsabschnitt ein magnetisch durchlässiges Material aufweist.
Filter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch durchlässige Material ein ferromagnetisches Material ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (30) ein Kraftstofffilter für einen Verbrennungsmotor (44) ist und dass der Kolben (80a) in der zweiten Position einen begrenzten Kraftstoffstrom durch den Kanal (56) zu dem Motor (44) gestattet, um Notlauf- und beeinträchtigte Betriebsleistung des letzteren zu gestatten.
Filter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80a) eine Öffnung (94) dadurch aufweist, die den begrenzten Kraftstoffstrom in der zweiten Position des Kolbens (80a) bereitstellt, um den Notlauf bereitzustellen.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kolben (80) in einer Axialrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt, dass der Kolben (80) ein inneres schalenförmiges Glied ist und der Käfig (82) ein äußeres schalenförmiges Glied ist, dass das innere schalenförmige Glied des Kolbens (80) einen sich lateral erstreckenden Scheibenteil (96) und eine sich axial davon erstreckende Seitenwand (98) aufweist, dass das äußere schalenförmige Glied des Käfigs (82) einen sich lateral erstreckenden Scheibenteil (100) und eine sich axial davon erstreckende Seitenwand (102) aufweist, dass die Seitenwand (98) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) entlang der Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) axial verschiebbar ist und davon geführt ist, dass sich der Scheibenteil (96) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) neben dem Scheibenteil (100) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) befindet, wenn sich der Kolben (80) in der ersten Position befindet und dass der Scheibenteil (96) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) von dem Scheibenteil (100) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) beabstandet ist, wenn sich der Kolben (80) in der zweiten Position befindet.
Filter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (98) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) eine erste axiale Höhe (104) aufweist, die sich von dem Scheibenteil (96) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) aus erstreckt, dass die Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) einen ersten Abschnitt (106) mit einer zweiten axialen Höhe (108) aufweist, die sich axial von dem Scheibenteil (100) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) aus erstreckt, dass die Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds einen zweiten Abschnitt (110) aufweist, der sich axial von dem ersten Abschnitt (106) erstreckt, und dass der zweite Abschnitt (110) der Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) einen oder mehrere Durchbrüche (112) aufweist, durch den oder die Fluidstrom geleitet wird.
Filter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (110) der Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) mehrere sich axial erstreckende Säulen (114) zwischen jeweiligen Durchbrüchen (112) aufweist und eine Führungsbahn zum Führen der Axialbewegung des Kolbens (80) daran entlang bereitstellt.
Filter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste axiale Höhe (104) kleiner oder gleich der zweiten axialen Höhe (108) ist, so dass sich, wenn sich der Kolben (80) in der ersten Position befindet, die Seitenwand (98) des inneren schalenförmigen Glieds des Kolbens (80) außerhalb des Fluidstromwegs durch einen oder mehrere Durchbrüche (112) in der Seitenwand (102) des äußeren schalenförmigen Glieds des Käfigs (82) befindet, um Turbulenzen, einschließlich Turbulenzen, die ansonsten den Kolben (80) aus der ersten Position lösen könnten, auf ein Minimum zu reduzieren.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (34) ein ringförmiges Glied mit einem hohlen Innenraum (46) ist, dass der Kanal ein Steigrohr (56) in dem hohlen Innenraum (46) umfasst, dass das Steigrohr (56) ein in dem hohlen Innenraum (46) endendes Ende (116) aufweist und dass sich der Käfig (82) und der Kolben (80) an dem Ende (116) des Steigrohrs (56) befinden.
Filter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Steigrohr (56) entlang einer Achse (48) in dem hohlen Innenraum (46) des Filterelements (34) axial erstreckt und dass sich der Kolben (80) axial zwischen der ersten und der zweiten Position, durch den Käfig (82) geführt, bewegt.
Filter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) magnetisch in die erste Position vorgespannt und durch Schwerkraft in die zweite Position vorgespannt ist.
Filter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Führungsbahn (118) vorgesehen ist, die sich von dem Ende (116) des Steigrohrs (56) zu einem Ventilsitz (120) axial nach oben erstreckt, und dass der Kolben (80) ein umgekehrtes schalenförmiges Glied umfasst, das einen Scheibenteil (96), der den Ventilsitz (120) in der zweiten Position des Kolbens (80) lateral überspannt und eine sich von dem Scheibenteil (96) axial nach unten erstreckende Seitenwand (98), die die innere Führungsbahn (118) in der zweiten Position des Kolbens (80) umschreibt und während der Axialbewegung des Kolbens (80) entlang der inneren Führungsbahn (118) axial verschiebbar ist, aufweist.
Filter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (82) eine äußere Führungsbahn (114) aufweist, die sich von dem Ende (116) des Steigrohrs (56) axial nach oben erstreckt und von der inneren Führungsbahn (118) durch einen lateralen Spalt (122) dazwischen lateral nach außen beabstandet ist, dass sich die Seitenwand (98) des Kolbens (80) in dem Spalt (122) befindet, wenn sich der Kolben (80) in der zweiten Position befindet und dass die Seitenwand (98) des Kolbens (80) während der Axialbewegung des Kolbens (80) zwischen der ersten und der zweiten Position entlang der äußeren Führungsbahn (114) geführt wird.
Filter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) und der Käfig (82) schalenförmige Glieder sind, die einander in einer verschachtelten Beziehung in Eingriff nehmen, wobei der Kolben (80) ein inneres, schalenförmiges Glied und der Käfig (82) ein äußeres, schalenförmiges Glied ist.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (80) magnetisch in die erste Position vorgespannt ist und durch Schwerkraft in die zweite Position vorgespannt ist, dass eines der schalenförmigen Glieder einen oder mehrere Ansätze (124) aufweist, der bzw. die davon wegragen, um das jeweils andere schalenförmige Glied in der ersten Position des Kolbens (80) in Eingriff zu nehmen und zu verhindern, dass der Kolben (80) in der ersten Position des Kolbens (80) am Käfig (82) hängenbleibt, damit eine Rückführung des Kolbens (80) in die zweite Position als Reaktion auf die Schwerkraftvorspannung bei Fehlen der magnetischen Vorspannung gewährleistet ist.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (34) ein auswechselbares Filterelement (34) ist, dass das Gehäuse (32) durch einen abnehmbaren Deckel (72) geschlossen ist und dass der zweite Installationszustand definiert ist durch eine nicht ordnungsgemäße Ausrichtung des Filterelements (34) bezüglich des Gehäuses (32) und/oder des Deckels (72), ein falsches Ersatzfilterelement, das Fehlen eines Filterelements oder einen falschen Deckel.
Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Notbetriebsausrüstung vorgesehen ist, die ein zusätzliches magnetisches Betätigungsglied (84a; 238) aufweist, das so positioniert werden kann, dass es unabhängig von den Installationszuständen eine magnetische Kopplung an den Kolben (80) bewirkt, um eine Bewegung des Kolbens (80) in die erste Position zu verursachen, selbst wenn der Filter sich in dem zweiten Installationszustand befindet.
Filter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbetriebsausrüstung einen mechanischen Anschlag (236) enthält, der eine Bewegung des Kolbens (80) in die zweite Position nach der Bewegung des Kolbens (80) in die erste Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) blockiert.
Filter nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Notbetriebsausrüstung eine zusätzliche Kappe (234) umfasst, die an dem Käfig (82) angebracht ist und das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) so positioniert, dass die magnetische Kopplung an den Kolben (80) bewirkt wird, um die Bewegung des Kolbens (80) in die erste Position zu verursachen.
Filter nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kappe (234) durch einen oder mehreren Widerhakenschenkel (236), die den Käfig (82) ergreifen, in einer Anklemmbeziehung an dem Käfig (82) angebracht ist.
Filter nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass sich der eine oder die mehreren Widerhakenschenkel (236) in die Bewegungsbahn des Kolbens (80) erstrecken und einen mechanischen Anschlag (237) bereitstellen, der eine Bewegung des Kolbens (80) in die zweite Position nach der Bewegung des Kolbens (80) in die erste Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) blockiert.
Filter nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kappe (234) einen mechanischen Anschlag (237) enthält, der eine Bewegung des Kolbens (80) in die zweite Position nach der Bewegung des Kolbens (80) in die erste Position als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) blockiert, und dass das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) von der zusätzlichen Kappe (234) entfernt werden kann, nachdem sich der Kolben (80) als Reaktion auf das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) in die erste Position bewegt hat, wonach der Kolben (80) selbst nach Entfernen des zusätzlichen magnetischen Betätigungsglieds (238) gemäß der Blockierung durch den mechanischen Anschlag (237) in der ersten Position bleibt.
Filter nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche magnetische Betätigungsglied (238) zur magnetischen Kopplung an den Kolben (80) vor Anbringen der zusätzlichen Kappe (234) an dem Käfig (82) an dem Käfig (82) positionierbar ist.
Filter nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag einen Stift (244) aufweist, der durch Durchbrüche (112) in dem Käfig (82) eingesetzt ist und den Kolben (80) selbst nach Entfernen des zusätzlichen magnetischen Betätigungsglieds (242) in der ersten Position hält.
Filter nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (244) ein Paar durchbiegbare Widerhaken (248) aufweist, die durch eine Unterlegscheibe (246) einschnappen, um den Stift (244) am Käfig (82) festzuhalten.