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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/975,063 mit dem Titel „ERDGASFILTER MIT EINRASTFUNKTION“, eingereicht am 4. April 2014, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Filtersysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung einen austauschbaren Filtereinsatz mit einer Einrastverbindung für ein Erdgassystem.
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HINTERGRUND
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Erdgasfilter werden im Allgemeinen entlang einer Erdgasleitung (z. B. Rohr, Schlauch, Leitung usw., durch welche Erdgas einer Vorrichtung wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor zugeführt wird) vorgesehen, um flüssige und feste Verunreinigungen aus einem Erdgasstrom herauszufiltern. In einer typischen zylindrischen Filterbaugruppe ist ein zylindrischer Filtereinsatz in einem zylindrischen Mantelgehäuse vorgesehen. Das zylindrische Mantelgehäuse kann in einen Kopf in der Erdgasleitung eingeschraubt sein. Der Kopf leitet einen ungefilterten Erdgasstrom zu einer ersten Seite des Filters (d. h. der „schmutzigen Seite“ des Filters), wo dieser durch das Filterelement geleitet wird, wonach er an einer zweiten Seite des Filters (d. h. der „sauberen Seite“ des Filters) herauskommt. Bei dem Filter kann es sich um einen Koaleszenzfilter handeln. Das gefilterte Erdgas strömt danach dergestalt vom Filterelement weg und durch den Kopf, dass gefiltertes – Erdgas durch die Erdgasleitung einem Bestimmungsort zugeführt wird. Die herausgefilterten Verunreinigungen wie Wasser, Staub, und/oder Öl können durch einen Ausgang aus dem Mantelgehäuse entfernt werden.
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Im Zuge von Wartungsvorgängen an der Filterbaugruppe, wie beispielsweise dem Entfernen und Installieren des Filtereinsatzes beim Service mit Austausch des Filtereinsatzes, wird das mit einem Gewinde versehene Mantelgehäuse vom Filterkopf der Erdgasleitung entfernt. In manchen Situationen bewirkt die zwischen Filtereinsatz und Filterkopf befindliche Dichtung, dass der Filtereinsatz am Kopf haften bleibt während das Mantelgehäuse entfernt wird. Dies hat einen erhöhten Raumbedarf beim Entfernen des Mantelgehäuses vom Kopf zur Folge, da das Mantelgehäuse zusätzlich zu den das Mantelgehäuse am Kopf sichernden Gewinden auch den Filtereinsatz freigeben muss.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine exemplarische Ausführungsform betrifft eine Filterbaugruppe. Die Filterbaugruppe umfasst ein Mantelgehäuse, welches über einen neben einem offenen Ende angeordneten Teil mit einem Innengewinde und über eine unterhalb des Teils mit dem Innengewinde angeordnete Nut verfügt, wobei das Mantelgehäuse dafür ausgelegt ist, auf einen Kopf aufgeschraubt zu werden. Des Weiteren umfasst die Filterbaugruppe einen im Mantelgehäuse entnehmbar aufgenommenen Filtereinsatz, wobei der Filtereinsatz über ein zwischen einer oberen Endplatte und einer unteren Endplatte angeordnetes Filtermedium verfügt, sowie über eine untere Endplatte, und ein dazwischen angeordnetes Filtermedium, wobei die obere Endplatte einen flexiblen Vorsprung zum Formen einer Einrastverbindung mit der Nut umfasst, und zwar dergestalt, dass der Filtereinsatz im Mantelgehäuse gehalten wird.
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Eine weitere exemplarische Ausführungsform betrifft einen Filtereinsatz. Der Filtereinsatz umfasst eine obere Endplatte, eine untere Endplatte und ein zwischen oberer Endplatte und unterer Endplatte angeordnetes Filtermedium. Darüber hinaus umfasst der Filtereinsatz einen flexiblen Vorsprung. Der flexible Vorsprung ist dafür ausgelegt, eine Einrastverbindung mit einer Nut eines Mantelgehäuses zu formen, wenn der Filtereinsatz im Mantelgehäuse installiert wird.
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Diese und andere Merkmale sowie die Organisation und Art ihrer Betätigung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen, nachstehend beschriebenen Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen haben.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist eine Querschnittsansicht einer installierten Filterbaugruppe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten Filtereinsatzes.
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3 ist eine perspektivische Ansicht der oberen Endplatte des in 2 dargestellten Filtereinsatzes.
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Verbindungsteils des Mantelgehäuses aus 1.
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5 ist eine Querschnittsansicht des mit dem Mantelgehäuse aus 4 verbundenen Filtereinsatzes aus 2.
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6–8 sind perspektivische Darstellungen alternativer Anordnungen von oberen Endplatten des Filtereinsatzes gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER UNTERSCHIEDLICHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf die Figuren lässt sich allgemein feststellen, dass die unterschiedlichen hierin offenbarten Ausführungsformen einen Filter betreffen, der unter Verwendung einer Einrastverbindung in einem Mantelgehäuse gehalten wird. Der Filter umfasst eine über Einrastmittel verfügende Endplatte, welche mit einer Nut in einem Innenteil des Mantelgehäuses interagieren. Die Nut kann sich über 360 Grad um einen inneren Umfang des Mantelgehäuses erstrecken. In entsprechender Weise, wenn das Mantelgehäuse zu Wartungszwecken (z. B. bei einem Filterwechsel-Service) vom Kopf abgeschraubt wird, muss der Mantel nur um die Länge der inneren Radialdichtungsschnittstelle zwischen Mantel und Kopf verlagert werden und nicht um die gesamte Länge des Filtermediums, wodurch die für den Service der Filterbaugruppe benötigte Hublänge minimiert wird. Bei dem Filter kann es sich um einen Gas- oder Flüssigkeitsfilter handeln. In manchen Anordnungen handelt es sich bei dem Filter um einen Gasfilter, und insbesondere um einen Erdgas-Koaleszenzfilter.
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Es wird Bezug auf 1 genommen, wo eine Querschnittsansicht einer Filterbaugruppe 100 in eingebautem Zustand nach einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt wird. Die Filterbaugruppe 100 umfasst einen Filtereinsatz 102, der über ein Filtermedium 104 verfügt, welches zwischen einer oberen Endplatte 106 und einer unteren Endplatte 108 angeordnet ist. Die obere Endplatte 106 umfasst eine Öffnung zur Aufnahme von ungefiltertem Erdgas. Die untere Endplatte 108 ist verschlossen und dichtet generell die Innenseite des Filtermediums 104 (d. h. die schmutzige Seite) gegen die Außenseite des Filtermediums 104 (d. h. die saubere Seite) ab. Der Filtereinsatz 102 ist von einem Mantelgehäuse 110 umgeben. Das Mantelgehäuse 110 ist über eine Gewindeverbindung 114 am Kopf 112 befestigt. Eine Dichtung 116 ist zwischen dem Mantelgehäuse 110 und dem Kopf 112 positioniert. Der Kopf 112 umfasst einen Einlass 118, welcher einen zu filternden Erdgasstrom 120 aufnimmt sowie einen Auslass 122, welcher einen Erdgasstrom 120 ausstößt. Das Mantelgehäuse 110 umfasst auch ein Ablaufventil 124 zum Entfernen separierter Verunreinigungen (z. B. koalesziertes und gesammeltes Wasser, Staub, Öl, usw.) aus dem Mantelgehäuse 110. In manchen Anordnungen umfasst das Ablaufventil 124 einen integrierten Flüssigkeitssensor. In weiteren Anordnungen umfasst das Mantelgehäuse ein Schauglas 125. Das Schauglas 125 kann im Ablaufventil 124 integriert oder an einer Unterseite des Mantelgehäuses 110 angeordnet sein (z. B. wie in 1 abgebildet). In Anordnungen, bei denen das Schauglas 125 nicht im Ablaufventil 124 integriert ist, kann das Schauglas in einem vom Ablaufventil 124 beabstandeten Bereich des Mantelgehäuses 110 angeordnet sein. Das Schauglas 125 kann ein mit einem Gewinde versehener Einsatz sein, der im Mantelgehäuse 110 über eine Gewindeverbindung gesichert ist. Das Schauglas 125 ist ein klarer Einsatz, der dem Nutzer gestattet, in das Mantelgehäuse 110 zu blicken, ohne das Mantelgehäuse 110 zu entfernen. Das Schauglas 125 kann aus einem transparenten oder im Wesentlichen transparenten Glas, Acryl, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das Schauglas 125 ermöglicht es einem Bediener oder Servicetechniker, in das Innere des Mantelgehäuses 110 zu blicken, um festzustellen, ob sich im Mantelgehäuse 110 Flüssigkeit angesammelt hat. Das Schauglas 125 ermöglicht somit dem Techniker oder Bediener, den optimalen Zeitpunkt zur Öffnung und Schließung des Ablaufventils 124 zu bestimmen und damit das Auslaufen der herausgefilterten Flüssigkeit (z. B. flüchtige Emissionen) aus dem Mantelgehäuse 110 zu minimieren. Das Mantelgehäuse 110 umfasst eine Öffnung 132 in der Bodenmitte des Mantelgehäuses 110. Die Öffnung 132 kann eine Verbindungsschnittstelle für einen Flüssigkeits-Füllstandsensor, ein Schauglaseinsatz oder ein Stecker sein (z. B. wenn ein Flüssigkeits-Füllstandsensor oder Schauglas nicht erforderlich sind). Das Mantelgehäuse 110 kann unter Verwendung eines Fließpressverfahrens geformt sein, was die Nutzung in Systemen mit höheren Drücken als bei einem herkömmlichen aufschraubbaren Mantelgehäuse gestattet.
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Bei der Installation des Filtereinsatzes 102 wird der Filtereinsatz 102 in das Mantelgehäuse 110 eingesetzt. Die obere Endplatte 106 umfasst mindestens zwei Vorsprünge 126, die in einer Nut 128 des Mantelgehäuses 110 aufgenommen werden. Die Nut 128 erstreckt sich über volle 360 Grad um den inneren Umfang des Mantelgehäuses, wodurch die Notwendigkeit einer Orientierung bei der Installation des Filtereinsatzes 102 in das Mantelgehäuse 110 eliminiert wird. Die Vorsprünge 126 und die Nut 128 interagieren miteinander, indem sie eine Einrastverbindung zwischen Filtereinsatz 102 und dem Mantelgehäuse 110 bilden, deren Einzelheiten unten im Zusammenhang mit den 2–5 beschrieben werden. Nach Einsetzen des Filtereinsatzes 102 in das Mantelgehäuse 110 wird das Mantelgehäuse am Kopf 112 über eine Gewindeverbindung 114 zwischen dem Mantelgehäuse 110 und dem Kopf 112 gesichert. Die obere Endplatte 106 umfasst eine Dichtung 130, die eine Abdichtung zwischen der oberen Endplatte 106 und einem Rohr 132 des Kopfes 112 bildet. Beim Entfernen des Filtereinsatzes 102 wird das Mantelgehäuse 110 vom Kopf 112 abgeschraubt. Der Filtereinsatz 102 verbleibt innerhalb des Mantelgehäuses 110, weil die Vorsprünge 126 und die Nut 128 eine Einrastverbindung zwischen dem Filtereinsatz 102 und dem Mantelgehäuse 110 bilden. Entsprechend muss das Mantelgehäuse 110 nur um den Abstand der Gewindeverbindung 114 verlagert werden, um das Mantelgehäuse 110 vom Kopf 112 zu entfernen, weil die Gefahr eines Anhaftens des Filtereinsatzes 102 am Rohr 132 eliminiert wurde.
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Es wird Bezug auf 2 genommen, wo eine perspektivische Ansicht des Filtereinsatzes 102 gezeigt wird. Der Filtereinsatz 102 hat generell eine zylindrische Form. Die Vorsprünge 126 sind auf gegenüberliegenden Seiten der oberen Endplatte 106 angeordnet. Die Vorsprünge 126 sind über ein Bodengelenk beweglich mit der Unterseite der Endplatte 106 verbunden. Die Verwendung von sich gegenüber liegenden Vorsprüngen 126 ermöglicht es einem Servicetechniker, den Filtereinsatz 102 mit einer Hand aus dem Mantelgehäuse 110 durch zusammendrücken der gegenüberliegenden Vorsprünge 126 zwischen Daumen und Finger der Hand des Technikers zu entfernen.
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Es wird Bezug auf 3 genommen, wo eine perspektivische Ansicht der oberen Endplatte 106 gezeigt wird. Wie in 3 dargestellt, wird die Dichtung 130 von der oberen Endplatte 106 entfernt. Die obere Endplatte 106 umfasst eine zentrale Öffnung 302. Die zentrale Öffnung 302 nimmt die Dichtung 130 sowie das Rohr 132 auf, wenn der Filtereinsatz sich in der installierten Position befindet. Die zentrale Öffnung 302 nimmt das zu filternde Erdgas auf. Das Erdgas wird durch das Filtermedium 104 gefiltert. Das gefilterte Erdgas verlässt den Filtereinsatz 102 durch die seitlichen Öffnungen 304 in der oberen Endplatte 106, wo das gefilterte Erdgas zum Kopf 112 zurückkehrt. Zusätzlich dazu umfasst jeder Vorsprung 126 eine Spitze 306. Die Spitzen 306 werden in der Nut 128 aufgenommen, um die Einrastverbindung zwischen Filtereinsatz 102 und dem Mantelgehäuse 110 zu bilden. Ein äußerer Durchmesser 308 wird durch radiale Rippen 310 gestützt. Die radialen Rippen 310 definieren die seitlichen Öffnungen 304. Der äußere Durchmesser 308 kann sich gegen eine Innenfläche des Mantelgehäuses 110 stützen, um zur Stabilisierung des Filtereinsatzes 102 beizutragen, wenn der Filtereinsatz 102 im Mantelgehäuse 110 aufgenommen wird.
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Es wird Bezug auf 4 genommen, wo eine Querschnittsansicht des Mantelgehäuses 110 gezeigt wird. Das Mantelgehäuse 110 umfasst die Nut 128 sowie ein Innengewinde 402, welches an einem inneren Umfang des Mantelgehäuses 110 angeordnet ist. Das Innengewinde 402 erstreckt sich über einen oberen Teil des Mantelgehäuses 110 neben dem offenen Ende des Mantelgehäuses 110. Das Innengewinde 402 ist über der Nut 128 angeordnet. Das Innengewinde 402 formt die Hälfte der Gewindeverbindung 114 (wie in 1 dargestellt). Der Kerndurchmesser des Innengewindes 402 des Mantelgehäuses 110 ist um den Abstand 404 größer als der Innendurchmesser des Inneren des Mantelgehäuses 110. Der Kerndurchmesser des Mantelgehäuses 110 ist auch größer als der Durchmesser der Nut 128, und zwar um einen Abstand, der kleiner ist als der Abstand 404. Der größere Durchmesser des Innengewindes 402 ermöglicht den Einsatz und die Entnahme des Filtereinsatzes 102 in das und aus dem Mantelgehäuse 110, ohne dass die Spitzen 306 am Innengewinde 402 hängen bleiben. Zusätzlich dazu umfasst das Mantelgehäuse 110 eine Mantel-Einführrampe 406. Die Mantel-Einführrampe 406 verbindet sich mit einem ähnlichen Bestandteil der Vorsprünge 126 (wie unten im Zusammenhang mit 5 erläutert), um eine leichte Installation des Filtereinsatzes 102 in das Mantelgehäuse 110 zu ermöglichen.
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Es wird Bezug auf 5 genommen, wo eine Querschnittsansicht des im Mantelgehäuse 110 installierten Filtereinsatzes 102 gezeigt wird. Wenn ein Filtereinsatz 102 im Mantelgehäuse 110 installiert wird, werden die Spitzen 306 jedes Vorsprungs 126 in der Nut 128 des Mantelgehäuses 110 aufgenommen. Jeder Vorsprung 126 verfügt über eine Vorsprung-Einführrampe 502. Die Vorsprung-Einführrampe 502 verbindet sich mit der Mantel-Einführrampe 406 während der Installation, um die Spitzen 306 für den Einsatz in die Nut 128 zu verlagern. Jeder Vorsprung 126 umfasst ebenso einen Hebelarm 504. Der Hebelarm 504 erstreckt sich oberhalb der Oberseite des Mantelgehäuses 110 um einen Abstand 506, um einem Techniker eine Angriffsfläche zum Entfernen und Installieren des Filtereinsatzes 102 bereitzustellen. Die Außenflächen der Hebelarme 504 sind nahe am inneren Durchmesser des Filterkopfes 112 angeordnet, so dass eine Überdehnung der Hebelarme 504 verhindert wird (d. h. die Hebelarme stoßen gegen die Oberseite der Endplatte 106, bevor sie überdehnt werden können). Das Verhindern von Überdehnung hilft zu verhindern, dass die Hebelarme 504 während der Abnahme des Mantelgehäuses 110 vom Kopf 112 abbrechen. Wenn die Hebelarme 504 bei der Entnahme abbrechen, kann der Filtereinsatz 102 im Mantelgehäuse 110 stecken bleiben und/oder Bruchstücke der abgebrochenen Hebelarme 504 können in den Mantel gelangen und nach dem Wartungsvorgang (z. B. nach einem Austausch des Filtereinsatzes 102) darin verbleiben.
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Es wird Bezug auf die 6–8 genommen, wo perspektivische Darstellungen alternativer Anordnungen von oberen Endplatten für den Filtereinsatz 102 nach beispielhaften Ausführungsformen gezeigt werden. Es wird Bezug auf 6 genommen, wo eine obere Endplatte 600 gezeigt wird, die über Vorsprünge 602 verfügt. Die Vorsprünge 602 sind den Vorsprüngen 126 der Endplatte 106 ähnlich. Die Vorsprünge 602 unterscheiden sich von den Vorsprüngen 126 darin, dass das Gelenk ein spiralförmiges Gelenk 604 ist. Es wird Bezug auf 7 genommen, wo eine obere Endplatte 700 gezeigt wird, die über Vorsprünge 702 verfügt. Die Vorsprünge 702 sind den Vorsprüngen 126 der Endplatte 106 ähnlich. Die Vorsprünge 702 unterscheiden sich von den Vorsprüngen 126 darin, dass das Gelenk ein oberes Gelenk 704 ist. Es wird Bezug auf 8 genommen, wo eine obere Endplatte 800 gezeigt wird. Die obere Endplatte 800 umfasst einen über Vorsprünge 804 verfügenden Bügeldruckknopf 802. Wenn ein Filtereinsatz 102 sich im Mantelgehäuse 110 im installierten Zustand befindet, wird der Bügeldruckknopf 802 eingeführt, bis die Vorsprünge 804 sich mit der Nut 128 des Mantelgehäuses 110 verbinden. Der Bügeldruckknopf 802 stößt gegen die obere Endplatte 802 an, um ein Entfernen des Filtereinsatzes 102 zu verhindern.
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Der oben beschriebene Filter wurde als ein Koaleszenzfilter für Erdgas beschrieben. Die selben Konzepte können jedoch auch auf andere Filtertypen angewendet werden, die nicht eine traditionelle aufschraubbare Installation und Entnahme verwenden, wie beispielsweise auf Ölfilter, Luftfilter, Wasserfilter, Treibstofffilter, Filter für Hydraulikfluid und ähnliche.
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Es gilt zu beachten, dass der Begriff „beispielhaft“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, anzeigen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
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Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen bedeuten im hierin verwendeten Sinne das direkte oder indirekte Verbinden zweier Elemente miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander integral als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder wobei die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander befestigt sind.
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Bezugnahmen hierin auf die Positionen der Elemente (z. B. „Ober-“, „Unter-“, „oben“, „unten“ usw.) werden lediglich zum Beschreiben der Ausrichtung der unterschiedlichen Elemente in den Figuren verwendet. Es gilt zu beachten, dass die Ausrichtung unterschiedlicher Elemente je nach anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich ausfallen kann, und dass solche Variationen durch die vorliegende Offenbarung abgedeckt sein sollen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt bei Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Verfahrens- oder Prozessschritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
