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Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein Filterpatronen für den Einsatz in Fluidsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Filterpatrone mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Austauschbare Filterelemente und Filterbaugruppen einschließlich solcher Filterpatronen haben sich als nützliche Komponenten von Filtersystemen zur Anwendung in Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren erwiesen. Austauschbare Filterpatronen können mit anderen Filtersystem-Komponenten vorgesehen werden, um Baugruppen bereitzustellen, die zum Filtern von Flüssigkeiten wie Kraftstoff, Öl oder sonstigen Schmiermitteln, Hydraulikmedien etc. betrieben werden.
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In vielen Kraftstofffiltersystemen wird eine Filterpatrone in einem Gehäuse oder Mantel angeordnet, wobei der Mantel dann mit anderen Teilen des Kraftstofffiltersystems zusammengefügt werden kann. Eine untere Endplatte der Filterpatrone umfasst eine Dichtungsmanschette, die mit einer Innenfläche des Mantels eine Abdichtung herstellt und so beim Betrieb des Motorsystems den gefilterten (sauberen) Kraftstoff vom ungefilterten (verschmutzten) Kraftstoff trennt. Mit der Zeit neigt die Dichtungsmanschette zum Anschwellen oder Ausdehnen, was zu einem hohen Druck zwischen Filterpatrone und Mantel führt. Wenn die Filterpatrone dann ausgewechselt werden muss, kann es folglich schwer sein, die Filterpatrone physisch vom Mantel zu trennen. In dieser Situation muss normalerweise ein Werkzeug verwendet werden, um die Filterpatrone physisch vom Mantel zu trennen.
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1 der Zeichnung ist eine perspektivische Darstellung eines Teils einer herkömmlichen Filterbaugruppe, die den Prozess zeigt, mit dem eine herkömmliche Filterpatrone 100 unter Einsatz eines Werkzeugs aus einem Filtermantel 110 einer Kraftstofffilterbaugruppe entfernt wird. Wie in 1 dargestellt, greifen einzelne Vorsprünge 120, die sich von einer Endplatte 130 der Filterpatrone 100 aus erstrecken, in auf der oberen Fläche des Filtermantels 110 ausgebildete Aussparungen 140 ein. Die enge Toleranz zwischen den einzelnen Vorsprüngen 120 und den entsprechenden Aussparungen 140 führt zusammen mit der sicheren Abdichtung zwischen der Manschette der anderen Endplatte und der Innenfläche des Mantels dazu, dass jemand, der die Filterpatrone 100 auswechseln möchte, ein Werkzeug 150 (zum Beispiel einen Schraubendreher) verwenden muss, um die Vorsprünge 120 aus den entsprechenden Aussparungen 140 zu lösen. Diese Technik der Verwendung des Werkzeugs 150 kann problematisch sein. Durch den Einsatz des Werkzeugs kann in bestimmten Situationen der Mantel 110 beschädigt werden. Genauer gesagt kann das Werkzeug 150 die Aussparungen 140 im Mantel beschädigen und so den Einbau einer neuen Filterpatrone 100 erschweren. Das Werkzeug 150 kann Trümmer erzeugen, die dann in den Mantel 110 fallen und die Möglichkeit von „Schmutzzonen” im Mantel 110 erhöhen. Weiterhin kann der Einsatz des Werkzeugs 150 durch falschen Gebrauch und/oder Unfälle zu Personenschäden führen. Schließlich kann in räumlich beengten Situationen zu wenig Platz vorhanden sein, um das Werkzeug 150 überhaupt zum Entfernen der Filterpatrone 100 anwenden zu können.
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Der Lehre liegt das Problem zugrunde, eine Filterpatrone und eine Filterbaugruppe anzugeben, bei der die zuvor aufgezeigten Probleme gelöst sind.
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Das zuvor aufgezeigte Problem ist bei einer Filterpatrone mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.
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Das zuvor aufgezeigte Problem ist auch gelöst bei einer Filterbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8, bei der eine Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingesetzt ist. Insoweit sind bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der Ansprüche 9 bis 12.
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Verschiedene Ausführungsformen sehen eine Filterpatrone umfassend ein Filtermedium mit einem ersten und einem zweiten Ende, eine mit dem ersten Ende des Filtermediums gekoppelte erste Endplatte und eine mit einem zweiten Ende des Filtermediums gekoppelte zweite Endplatte vor. Die zweite Endplatte umfasst mindestens eine darin entlang einer äußeren Umfangsfläche der zweiten Endplatte ausgebildete Lasche. In einer bestimmten Ausführungsform sind zwei Laschen ausgebildet, wobei die Laschen auf im Wesentlichen einander gegenüber liegenden Seiten der äußeren Umfangsfläche der zweiten Endplatte angeordnet sind. Jede Lasche definiert eine Tasche, die vom Benutzer erfasst werden kann, wenn die Filterpatrone in den Mantel eines Fluidfiltersystems eingebaut ist. Die einzelnen Laschen und Taschen sind so bemessen und angeordnet, dass der Benutzer die Filterpatrone ohne Anwendung eines externen Werkzeugs über die beiden Laschen aus dem Mantel herausnehmen kann.
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Diese und weitere Merkmale werden gemeinsam mit deren Aufbau und Funktionsweise aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren betrachtet werden, wobei in den verschiedenen folgenden Figuren jeweils gleiche Elemente die gleichen Ziffern haben.
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1 ist eine perspektivische Darstellung eines Teils einer herkömmlichen Kraftstofffilterbaugruppe, die den Prozess zeigt, mit dem eine herkömmliche Filterpatrone unter Einsatz eines Werkzeugs aus einem Mantel der Kraftstofffilterbaugruppe entfernt wird (Stand der Technik),
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2 ist eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffiltersystems, das nach einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist,
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3 ist eine perspektivische Darstellung, die die Filterpatrone und den Mantel von 2 in einem teilweise getrennten und richtig ausgerichteten Zustand zeigt,
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4 ist eine perspektivische Darstellung, die die Filterpatrone und den Mantel von 2 in einem teilweise getrennten und falsch ausgerichteten Zustand zeigt,
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5 ist eine Schnittdarstellung des Kraftstofffiltersystems von 2, wenn Filterpatrone und Mantel falsch ausgerichtet sind,
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6 ist eine perspektivische Darstellung einer Endplatte der Filterpatrone von 2–5,
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7 ist eine perspektivische Darstellung einer Endplatte für eine nach einer anderen Ausführungsform konstruierte Filterpatrone,
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8 ist eine Seitenansicht der Endplatte von 7,
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9 ist eine Vorderansicht, die eine einzelne Lasche der Endplatte von 7 zeigt,
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10 ist eine isometrische Schnittdarstellung eines Teils der Lasche von 9 in Seitenansicht,
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11 ist eine isometrische Ansicht eines Teils der Endplatte von 7, die das Zusammenwirken einer einzelnen Lasche mit dem zugehörigen Filtermantel zeigt, und
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12 ist eine Querschnittsansicht der Endplatte von 7.
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1, die eine dem Stand der Technik entsprechende Baugruppe zeigt, ist oben schon erläutert worden.
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2 ist eine Schnittdarstellung eines Kraftstofffiltersystems 200, das nach einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Das Kraftstofffiltersystem 200 umfasst eine in einem Filtermantel 210 angeordnete Filterpatrone 205. Bei richtiger Installation greift der Filtermantel 210 steckbar in eine Aufnahme 215 eines Filterkopfes 220 ein.
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Die Filterpatrone 200 umfasst ein Filtermedium 225 mit einem ersten Ende 230 und einem zweiten Ende 235. Eine untere Endplatte 240 ist mit dem ersten Ende 230 des Filtermediums 225 und eine obere Endplatte 245 ist mit dem zweiten Ende 235 des Filtermediums 225 gekoppelt. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform hat das Filtermedium 225 im Wesentlichen eine zylindrische Form (obwohl diese Form bei Bedarf oder auf Wunsch abgewandelt werden kann) und umfasst einen hohlen Innenraum 250. Das Filtermedium 225 kann eine Vielfalt von Formen annehmen, z. B. kann das Filtermedium 225 papierhaltig, schaumstoffhaltig, baumwollhaltig usw. sein. Das Filtermedium 225 kann auch aus Nanofasern gebildet sein, eine Vielzahl von Falten bilden, wobei weitere Konfigurationen und Strukturen ebenfalls möglich sind.
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Im Betrieb tritt Kraftstoff über einen Kraftstoffeinlass in das Kraftstofffiltersystem 200 ein. Kraftstoff strömt durch das Filtermedium 225 und wird vom Filtermedium 225 gefiltert, indem es von der Außenseite des Filtermediums 225 in den hohlen Innenraum 250 strömt. Nach dem Passieren durch das Filtermedium 225 strömt der Kraftstoff durch den Kraftstoffauslass 260 weiter zum Motor (nicht dargestellt), um verbrannt zu werden.
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Wie bereits angemerkt, umfasst die Filterpatrone 205 eine untere Endplatte 240 und eine obere Endplatte 245. Die untere Endplatte 240 umfasst entlang deren äußerem Umfang eine Dichtungsmanschette 265 oder einen O-Ring. Die Dichtungsmanschette 265 ist so bemessen und angeordnet, dass sie an einer Innenfläche 270 des Filtermantels 210 anliegt. Wenn die Filterpatrone 205 im Filtermantel 210 installiert wird, wird die Dichtungsmanschette 265 zwischen der unteren Endplatte 240 und der Innenfläche 270 zusammengepresst und bildet so einen dichten Verschluss, der ungefilterten Kraftstoff daran hindert, zur sauberen, gefilterten Seite des Filtermediums 225 zu strömen, ohne zuerst das Filtermedium 225 passiert zu haben.
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In einer alternativen Ausführungsform ist unter Umständen kein dichter Verschluss zwischen der unteren Endplatte 240 und der Innenfläche 270 ausgebildet. Eine solche Ausführungsform kann zum Beispiel verwendet werden, wenn die Filterpatrone 205 lediglich zur groben Wasserabscheidung (im Gegensatz zur Feinwasserabscheidung) eingesetzt wird.
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3 ist eine perspektivische Darstellung, die die Filterpatrone 205 und den Filtermantel 210 in teilweise getrenntem Zustand zeigt. Wie in 3 dargestellt, umfasst die obere Endplatte 245 eine obere ebene Fläche 275 und eine sich von ihr aus erstreckende Seitenumfangswand bzw. äußere Umfangsfläche 280. Die Seitenumfangswand 280 umfasst eine oder mehrere in ihr ausgebildete Laschen 285, wobei jede Lasche 285 eine darin befindliche Tasche 290 definiert. Wie am besten in 2 und 5 dargestellt ist, umfasst die Seitenumfangswand 280 zwei Laschen 285, die auf im Wesentlichen gegenüber liegenden Seiten der Seitenumfangswand 280, d. h. in einem Winkel von etwa 180° zueinander, angeordnet sind. Jedoch kann sowohl die Anzahl an Laschen 285 als auch deren jeweilige Anordnung unterschiedlich sein.
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Wie am besten in 3 und 6 dargestellt ist, wird jede Tasche 290 durch einen Teil der oberen ebenen Fläche 275 somit Laschenwände 295 definiert. In der in 3 und 6 dargestellten Ausführungsform werden drei verschiedene Laschenwände 295 zur Ausbildung einer jeden Tasche verwendet, wobei jede Laschenwand 295 einen Winkel von im Wesentlichen 90° zur angrenzenden Laschenwand 295 und/oder zur oberen ebenen Fläche 275 bildet. Es ist jedoch möglich, dass Anzahl und Ausrichtung der Laschenwände 295 hiervon verschieden sind.
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Jede Tasche 290 ist im Wesentlichen eine Vertiefung, in der die Spitze eines menschlichen Fingers oder Daumens positioniert werden kann. Die genaue Tiefe der einzelnen Taschen 290 kann unterschiedlich sein (d. h. eine Tasche 290 braucht nicht genau so tief wie alle anderen Taschen 290 zu sein), wobei die Tiefe innerhalb von einzelnen Taschen 290 variieren kann. Wie in 2 und 5 dargestellt ist, ist die Tiefe der einzelnen Taschen 290 nicht geringfügig, denn eine Person kann die Daumen- oder Fingerspitze(n) in die Taschen stecken und erhält so einen festen Zugriff, mit dem sie die Filterpatrone 205 aus dem Filtermantel 210 allein unter Einsatz ihrer Hand oder Hände herausziehen kann.
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Wie am besten in 3 und 4 dargestellt, kann der Filtermantel 210 eine oder mehrere Aussparungen 300 umfassen, die so bemessen und angeordnet sind, dass sie den Laschen 285 an der zweiten Endplatte 245 entsprechen. Mit anderen Worten, Länge und Breite der einzelnen Mantelaussparungen 300 können im Wesentlichen gleich der Länge und Breite einer entsprechenden Lasche 285 sein und die Mantelaussparungen 300 können gemeinsam so angeordnet sein, dass eine jede Lasche 285 ordnungsgemäß in eine entsprechende Mantelaussparung 300 passt.
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Außerdem erstreckt sich in einer bestimmten Ausführungsform jede Lasche 285 in einer so ausreichenden Länge weg von der oberen ebenen Fläche 275, dass dem Benutzer die richtige Installation der Filterpatrone 205 im Filtermantel 210 angezeigt wird. Insbesondere ist die Länge einer jeden Lasche 285 in eine Richtung weg von der oberen ebenen Fläche 275 (und die entsprechende Länge/Tiefe einer jeden Aussparung 300 weg vom offenen Ende des Filtermantels 210) so beschaffen, dass der Filtermantel 210 bei einer falschen Ausrichtung von Filterpatrone 205 und Filtermantel 210 nicht ordnungsgemäß in den Rest des Kraftstofffiltersystems eingebaut werden kann.
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Wie am besten in 5 dargestellt, passt die Filterpatrone 205 zum Beispiel nicht richtig in den Filtermantel 210, wenn die einzelnen Laschen 285 und Mantelaussparungen 300 nicht richtig ausgerichtet sind. Wenn man daher die Kombination aus Filterpatrone 205 und Filtermantel 210 in das Kraftstofffiltersystem einzubauen versucht, ist der Filtermantel 210 nicht lang genug, um richtig in die Aufnahme 215 des Filterkopfs 220 eingreifen zu können. Wenn andererseits die Laschen 285 und die Mantelaussparungen 300 richtig ausgerichtet sind, dann sitzt die Filterpatrone 205 tiefer im Filtermantel 210 und gestattet der Oberseite des Filtermantels 210 so den Eingriff in die Aufnahme 215 des Filterkopfes 220.
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7–12 zeigen verschiedene Ansichten einer nach einem anderen Ausführungsbeispiel konstruierten oberen Endplatte 245. Die obere Endplatte 245 ähnelt in vielerlei Hinsicht der Darstellung in 2–6, doch ist auch eine Anzahl von Unterschieden vorgesehen.
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Wie am besten in den 9, 11 und 12 dargestellt ist, wird die Tasche 290 zum Beispiel im Gegensatz zu einer im Wesentlichen senkrechten Rückfläche teilweise durch eine abgeschrägte Fläche 340 definiert. Außerdem ist für die die linke und rechte Seite der Laschen 285 definierenden Laschenwände 295 eine Trennlinie 350 (wo sich die Kontur der jeweiligen Laschenwand 295 ändert) vorhanden, welche erhabener als die in der Ausführungsform von 2–6 dargestellte ist. Sowohl die Trennlinie 350 als auch die abgeschrägte Fläche 340 können in anderen Implementierungen weiter abgewandelt sein.
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Zusätzlich zu den erwähnten Merkmalen umfasst die in 7–12 abgebildete Ausführungsform einzelne Laschenrippen 320, die an der Außenseite der jeweiligen linken und rechten Laschenwand 295 ausgebildet sind. Dazu ähnliche Filtermantelrippen 330 sind an den Seitenwänden der einzelnen Mantelaussparungen 300 ausgebildet. Die Laschenrippen 320 und die Filtermantelrippen 330 sind so bemessen und angeordnet, dass die einzelnen Laschen 285 formschlüssig in die Mantelaussparungen 300 einrasten können. Dies ermöglicht die Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen der Filterpatrone 205 und dem Filtermantel 210.
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Wie in 7–11 dargestellt ist, können die Laschenrippen 320 abgerundet sein, obwohl Größe und Form der Laschenrippen 320 auf verschiedene Weise abgewandelt werden können und dennoch ein formschlüssiges Einrasten gestatten. Während in 7–11 außerdem auf jeder Seite der Lasche 285 eine Laschenrippe 310 dargestellt ist, ist es auch möglich, dass jede Lasche 285 nur eine Laschenrippe 320 umfasst oder dass mehr als zwei Laschenrippen 320 mit einer jeden Lasche 285 assoziiert sind.
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Es folgt die Beschreibung eines Verfahrens, mit dem eine Filterpatrone 205 (umfassend die Endplatte 245 von 7–11) in einem Filtermantel 210 installiert werden kann. Nachdem eine Filterpatrone 205 bereitgestellt ist, wird die Filterpatrone 205 so mit dem Filtermantel 210 ausgerichtet, dass jede Lasche 285 auf eine entsprechende am Umfang des Filtermantels 210 ausgebildete Aussparung 300 ausgerichtet ist. Die Filterpatrone 205 wird dann so in den Filtermantel 210 eingesetzt, dass jede Lasche 285 teilweise oder vollständig in einer entsprechenden Aussparung 300 angeordnet ist. Während dieses Einsetzprozesses greift jede Laschenrippe 320 in die entsprechende Filtermantelrippe 330 ein und löst sich wieder von ihr, so dass im Wesentlichen jede entsprechende Laschenrippe 320 zwischen einer Filtermantelrippe 330 und dem untersten Teil der Aussparung 300 positioniert ist.
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Dies führt zu einem formschlüssigen Einrasten von Filterpatrone 205 und Filtermantel 210.
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Bei Verwendung in diesem Dokument sollen die Wörter „ungefähr”, „etwa”, „maßgeblich” und ähnliche Wörter eine breitgefächerte Bedeutung haben, die im Einklang mit der üblichen und akzeptierten Verwendung durch Personen mit normalen Kenntnissen der Technik stehen, auf die sich das Thema dieser Offenlegung bezieht. Die Fachleute, die diese Offenlegung lesen, sollten beachten, dass diese Begriffe eine Beschreibung von bestimmten beschriebenen und beanspruchten Merkmalen zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die angegebenen exakten Zahlenbereiche zu beschränken. Dementsprechend sollten die Begriffe so ausgelegt werden, dass unbedeutende oder gegenstandslose Modifikationen oder Änderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstands entsprechend der Darstellung in den angefügten Ansprüchen als zum Umfang der Erfindung gehörend erachtet werden.
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Es ist zu beachten, dass der hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendete Begriff „beispielhaft” mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen angibt (und dass ein solcher Begriff nicht implizieren soll, dass solche Ausführungsformen unbedingt außergewöhnliche oder herausragende Beispiele sind).
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Die Begriffe „gekoppelt”, „verbunden” und dergleichen bedeuten in diesem Dokument das direkte oder indirekte Verbinden zweier Elemente miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft) oder mobil (z. B. entfernbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann mit den beiden Elementen oder mit den beiden Elementen und beliebigen zusätzlichen Zwischenelementen, die einstückig als ein einzelner Körper ausgebildet sind, mit den beiden Elementen oder den beiden Elementen und beliebigen zusätzlichen miteinander verbundenen Zwischenelementen erreicht werden.
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Verweise in diesem Dokument auf die Positionen von Elementen (z. B. „oben”, „unten”, „über”, „unter” usw.) werden lediglich zur Beschreibung der Anordnung verschiedener Elemente in den Figuren verwendet. Es ist zu beachten, dass die Anordnung der verschiedenen Elemente nach anderen Ausführungsformen anders sein kann und dass solche Variationen von der vorliegenden Offenlegung eingeschlossen werden.
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Es ist unbedingt zu beachten, dass die Konstruktion und Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung dienen. Obwohl in dieser Offenlegung nur ein paar Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, ist dem diese Offenlegung studierenden Fachmann ohne weiteres klar, dass zahlreiche Modifikationen (z. B. in Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerten, Montageanordnungen, Werkstoffeinsatz, Farben, Ausrichtungen usw.) möglich sind, ohne substantiell von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können als einstückig gezeigte Elemente aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert, kann die Position von Elementen vertauscht oder anderweitig variiert und der Charakter und die Anzahl von einzelnen Elementen oder Positionen verändert oder abgewandelt sein. Die Reihenfolge oder Abfolge von Prozess- oder Verfahrensschritten kann nach alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet sein. Es können weitere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen an der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
