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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Filter- und Ventilvorrichtung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen umschlossenen
Filter, der mit einem schnell wirkenden Absperrventil zusammenwirkt,
um ein schnelles Auswechseln des umschlossenen Filters zu ermöglichen.
Die Filter- und Ventilanordnung der vorliegenden Erfindung ist so
gestaltet, dass sie das Austreten von Filtrationsmedium während der
Filteraustauschoperation verhindert oder minimiert.
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Hintergrund
der Erfindung
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Filtrationssysteme
des Standes der Technik weisen im Allgemeinen ein zylindrisches
Gehäuse auf,
in dem sich ein zylindrischer Filter befindet, um Schwebstoffe aus
Flüssigkeiten
wie z.B. Wasser zu filtern. Bei diesen Systemen des Standes der
Technik ist es, um einen verstopften oder schmutzigen Filter auszuwechseln,
zunächst
erforderlich, die Flüssigkeitszufuhr
zu dem Filtergehäuse
zu unterbinden, das Gehäuse
zu öffnen,
und den Filter auszuwechseln. Dieses Verfahren ist nicht nur zeitaufwendig, sondern
führt normalerweise
auch zu einem Austreten von Flüssigkeit,
wenn das Gehäuse
geöffnet
wird. Demgemäß hat sich
ein Bedarf für
ein Filtersystem entwickelt, das einen schnellen Austausch des Filterelements
ohne das damit verbundene Austreten von Flüssigkeit aus dem Filtergehäuse ermöglicht.
Dies ist in Situationen, in denen der Filter in einer sterilen Umgebung
ausgewechselt wird, beispielsweise einem Operationssaal in einem
Krankenhaus oder einem Reinraum in einem Herstellungsbetrieb, wo
alle ausgetretenen Filtrationsmedien nach strikten Verfahren gereinigt
werden müssen,
besonders erwünscht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Filter- und Ventilanordnung bereitgestellt
mit:
einem Filterbehälter
mit einem Hauptkörper,
der eine Oberseite und einen Einlasskanal aufweist, der an der Oberseite
des Hauptkörpers
angeordnet ist;
einem Auslasskanal, der ebenfalls an der Oberseite des
Hauptkörpers
angeordnet und von dem Einlasskanal um einen vorgegebenen Abstand
versetzt ist;
einem Filtereinsatz, der sich in dem Hauptkörper befindet
und ein Auslassende aufweist, das abdichtend mit dem Auslasskanal
in Eingriff steht;
einem Ventil mit einer oberen Platte, die
einen Einlasskanal und einen Auslasskanal aufweist; und
einer
Aufnahmescheibe, die drehbar mit der oberen Platte verbunden ist
und einen Einasskanal und einen Auslasskanal aufweist,
wobei
die Einlass- und Auslasskanäle
der Aufnahmescheibe mit den Einlass- und Auslasskanälen der oberen Platte in Flüssigkeitsverbindung
stehen, wenn sich die Aufnahmescheibe in Bezug auf die obere Platte
in einer ersten Ausrichtung befindet, und
wobei die Einlass-
und Auslasskanäle
der Aufnahmescheibe nicht miteinander in Flüssigkeitsverbindung stehen,
wenn sich die Aufnahmescheibe in Bezug auf die obere Platte in einer
zweiten Ausrichtung befindet; und
einer unteren Scheibe, die
wenigstens eine Nockenoberfläche
aufweist, wobei die Nockenoberfläche
einen Zugriff auf die Einlass- und Auslasskanäle der Aufnahmescheibe ermöglicht,
wenn sich die Aufnahmescheibe in der zweiten Ausrichtung befindet, und
den Zugriff auf die Einlass- und Auslasskanäle der Aufnahmescheibe verhindert,
wenn sich die Aufnahmescheibe in der ersten Ausrichtung befindet;
einem
Einlasskanal-Identifizierungselement, das mit dem Filterbehälter-Einlasskanal
und dem Aufnahmescheiben-Einlasskanal assoziiert ist, wobei das
Einlasskanal-Identifizierungselement es ermöglicht, dass der Filterbehälter-Einlasskanal
mit dem Aufnahmescheiben-Einlasskanal in Flüssigkeitseingriff tritt; und
einem
Auslasskanal-Identifizierungselement, das mit dem Filterbehälter-Auslasskanal
und dem Aufnahmescheiben-Auslasskanal assoziiert ist, wobei das Auslasskanal-Identifizierungselement
es ermöglicht, dass
der Filterbehälter-Auslasskanal
mit dem Aufnahmescheiben-Auslasskanal in Flüssigkeitseingriff tritt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil vorgesehen
mit:
einer oberen Platte mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal;
einer
Aufnahmescheibe, die drehbar mit der oberen Platte verbunden ist
und einen Einlasskanal und einen Auslasskanal aufweist;
wobei
die Aufnahmescheiben-Einlass- und Auslasskanäle mit den Einlass- und Auslasskanälen der
oberen Platte in Flüssigkeitskontakt
stehen, wenn sich die Aufnahmescheibe in Bezug auf die obere Platte
in einer ersten Ausrichtung befindet;
wobei die Aufnahmescheiben-Einlass-
und Auslasskanäle
mit den Einlass- und
Auslasskanälen
der oberen Platte nicht in Flüssigkeitskontakt
stehen, wenn sich die Aufnahmescheibe in Bezug auf die obere Platte
in einer zweiten Ausrichtung befindet; und
einer unteren Scheibe,
die wenigstens eine Nockenoberfläche
aufweist, wobei die Nockenoberfläche
einen Zugriff auf die Aufnahmescheiben-Einlass- und Auslasskanäle ermöglicht,
wenn sich die Aufnahmescheibe in der zweiten Ausrichtung befindet, und
den Zugriff auf die Aufnahmescheiben-Einlass- und Auslasskanäle verhindert,
wenn sich die Aufnahmescheibe in der ersten Ausrichtung befindet.
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Die
vorliegende Erfindung weist ein Ventil auf, das einen Filtereinsatz
mit der zu filternden Flüssigkeit
verbindet. Die Ausgestaltung des Ventils ermöglicht es, dass der Einsatz
schnell ausgewechselt werden kann, ohne Flüssigkeit in die Umgebung austreten
zu lassen, indem die Flüssigkeitszufuhr
bei der Drehung des Filters und eines Teils der Ventilkopfanordnung
abgeschnitten wird. Der Einsatz kann entweder komplett vom Einweg-Typ
sein oder eine Konstruktion aufweisen, bei der das Gehäuse geöffnet werden
kann, um Zugriff auf einen innen liegenden Einwegfilter zu gewähren.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Einlasskanal-Identifizierungselement
einen Flansch auf, der sich mit einem ersten Durchmesser an dem
Einlasskanal befindet. Das Auslasskanal-Identifizierungselement
an dem Auslasskanal ist ein Flansch mit einem zweiten Durchmesser.
Der erste Durchmesser kann größer sein
als der zweite Durchmesser oder umgekehrt.
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Alternativ
kann das Einlasskanal-Identifizierungselement ein Flansch mit einer
ersten Form sein. Das Auslasskanal-Identifizierungselement kann
ein Flansch mit einer zweiten Form sein. Zur Unterscheidung zwischen
dem Einlasskanal und dem Auslasskanal können die Flansche von unterschiedlicher Form
sein.
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Das
Einlasskanal-Identifizierungselement, das mit der Aufnahmescheibe
assoziiert ist, kann ein erster Flansch-Aufnahmeabschnitt mit einem
ersten Durchmesser sein. Das Auslasskanal-Identifizierungselement
kann ein zweiter Flansch-Aufnahmeabschnitt mit einem zweiten Durchmesser
sein.
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Der
erste Durchmesser kann größer sein
als der zweite Durchmesser. Alternativ kann der zweite Durchmesser
größer sein
als der erste Durchmesser.
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Das
Einlasskanal-Identifizierungselement kann alternativ einen ersten
Flansch-Aufnahmeabschnitt mit einer ersten Form und einen zweiten Flansch-Aufnahmeabschnitt
mit einer zweiten Form aufweisen. Die erste Form ist unterschiedlich
zu der zweiten Form.
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Als
weitere Alternative kann das Einlasskanal-Identifizierungselement
den Durchmesser des Aufnahmescheiben-Einlasskanals und das Auslasskanal-Identifizie rungselement
den Durchmesser des Aufnahmescheiben-Auslasskanals aufweisen. Der Durchmesser
des Aufnahmescheiben-Einlasskanals kann größer sein als der Durchmesser
des Aufnahmescheiben-Auslasskanals, oder umgekehrt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Einlasskanal-Identifizierungselement
ein erster Flansch an dem Filterbehälter-Einlasskanal mit einem
ersten Durchmesser und einem ersten Flansch-Aufnahmeabschnitt an dem
Aufnahmescheiben-Einlasskanal zum Eingriff mit dem ersten Flansch.
Das Auslasskanal-Identifizierungselement weist einen zweiten Flansch
an dem Filterbehälter-Auslasskanal
mit einem zweiten Durchmesser und einem zweiten Flansch-Aufnahmeabschnitt
an dem Aufnahmescheiben-Auslasskanal zum Eingriff mit dem zweiten
Flansch auf. Die Flansche können,
wie oben beschrieben, unterschiedliche Größen oder Formen aufweisen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Filtereinsatzes
einer erfindungsgemäßen Filter-
und Ventilanordnung;
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2 ist
eine Ansicht des Endes des in 1 gezeigten
Filtereinsatzes;
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3 ist
eine Teil-Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Filtereinsatzes
der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Filter- und Ventilanordnung;
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4 ist
eine Ansicht des Endes des in 3 gezeigten
Filtereinsatzes;
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5 ist
eine Teil-Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Filtereinsatzes
einer erfindungsgemäßen Filter-
und Ventilanordnung;
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6 ist
eine Ansicht des Endes des in 5 gezeigten
Filtereinsatzes;
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7 ist
eine Teil-Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform eines Filtereinsatzes
einer erfindungsgemäßen Filter-
und Ventilanordnung;
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8 ist
eine Ansicht des Endes des in 7 gezeigten
Filtereinsatzes;
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9 ist
ein Querschnitt einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventils
entlang der in 10 gezeigten Querschnittslinie;
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10 ist
eine Ansicht von unten auf das in 9 gezeigte
Ventil;
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11 ist
ein Querschnitt des Ventils von 9 entlang
einer Ebene, die zu der in 9 gezeigten
Querschnittsansicht senkrecht ist;
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12 ist
eine Ansicht von oben auf das in 9 gezeigte
Ventil;
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13 ist
eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des in 9 und 10 gezeigten
Ventils;
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14 ist
eine Ansicht von unten auf das in 13 gezeigte
Ventil;
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15 ist
eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des in 9 und 10 gezeigten
Ventils;
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16 ist
eine Ansicht von unten auf das in 15 gezeigte
Ventil;
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17 ist
eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des in 9 und 10 gezeigten
Ventils;
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18 ist
eine Ansicht von unten auf das in 17 gezeigte
Ventil;
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19 ist
eine Ansicht von unten auf die Aufnahmescheibe des in 9 und 10 gezeigten
Ventils;
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20 ist
eine Querschnittsansicht der in 19 gezeigten
Aufnahmescheibe;
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21 ist
eine Ansicht von unten auf eine Ausführungsform der oberen Platte
für das
in 9 und 10 gezeigte Ventil;
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22 ist
eine seitliche Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform
eines Filterbehälters
einer erfindungsgemäßen Filter-
und Ventilanordnung;
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23 ist
eine Ansicht des Endes des in 22 gezeigten
Filterbehälters;
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24 ist
eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils;
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25 ist
eine Ansicht von unten auf das in 24 gezeigte
Ventil;
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26 ist
eine Querschnittsansicht des in 24 gezeigten
Ventils entlang einer Ebene, die senkrecht zu der Ebene in 24 ist;
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27 ist
eine Ansicht von oben auf das in 24 gezeigte
Ventil;
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28 ist
eine Ansicht von oben auf die Aufnahmescheibe zum Einsatz in dem
in 24 gezeigten Ventil;
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29 ist
eine Ansicht von oben auf eine alternative Aufnahmescheibe zum Einsatz
in dem in 24 gezeigten Ventil;
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30 ist
eine Ansicht von unten auf eine Ausführungsform der oberen Platte
zum Einsatz in dem in 24 gezeigten Ventil;
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31 ist
eine Ansicht von oben auf die in 30 gezeigte
obere Platte;
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32 ist
eine Seitenansicht der in 31 gezeigten
oberen Platte;
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33 ist
eine Teil-Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Filters einer erfindungsgemäßen Filter- und Ventilanordnung;
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34 ist
eine Ansicht von oben auf den in 33 gezeigten
Filter;
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35 ist
eine Querschnittsansicht einer der Spindeln für den in 33 gezeigten
Filter;
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36 ist
eine Ansicht von unten auf die in 35 gezeigte
Spindel;
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37 ist
eine Seitenansicht der in 35 gezeigten
Spindel;
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38 ist
eine vergrößerte Seitenansicht der
Ausnehmung in der in 35 gezeigten Spindel;
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39 ist
eine Ansicht von oben auf die in 35 gezeigte
Spindel;
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40 ist
eine Seitenansicht des oberen Abschnitts des in 33 gezeigten
Filters;
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41 ist
eine Querschnittsansicht des in 40 gezeigten
oberen Abschnitts;
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42 ist
eine Ansicht von unten auf den in 40 gezeigten
oberen Abschnitt;
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43 ist
eine Ansicht von oben auf den in 40 gezeigten
oberen Abschnitt;
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44 ist
eine vergrößerte Seitenansicht des
Einlasses des in 40 gezeigten oberen Abschnitts;
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45 ist
eine Seitenansicht des unteren Abschnitts des in 33 gezeigten
Filters;
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46 ist
eine Ansicht von unten auf den in 45 gezeigten
unteren Abschnitt;
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47 ist
eine Ansicht von oben auf den in 45 gezeigten
unteren Abschnitt;
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48 ist
eine Ansicht von unten auf eine weitere Ausführungsform der in 21 gezeigten oberen
Ventilplatte;
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49 ist
eine Ansicht von oben auf die in 48 gezeigte
obere Ventilplatte;
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50 ist
eine Ansicht von oben auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils,
die die Position eines Überdruckventils
zeigt;
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51 ist
eine Ansicht von oben auf das bei der in 48 gezeigten
oberen Platte verwendete Dichtungselement;
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52 ist
eine Ansicht von oben auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
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53 ist
eine Seitenansicht des in 52 gezeigten
Ventils;
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54 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des in 52 gezeigten
Ventils;
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55 ist
eine seitliche Querschnittsansicht des in 52 gezeigten
Ventils entlang einer Ebene, die um 90 Grad von der in 54 gezeigten
Querschnittsansicht versetzt ist; und
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56 ist
eine Ansicht von unten auf das in 52 gezeigte
Ventil.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
einen Filter 10 einer erfindungsgemäßen Filter- und Ventilanordnung.
Der Filter 10 hat einen äußeren, zylindrischen Behälter 12 mit
einer Oberseite 14, einer Unterseite 16 und einem
dazwischenliegenden zylindrischen Rohr 18. Die Oberseite
und die Unterseite sind abdichtend mit dem zylindrischen Rohr 18 verbunden.
Die abdichtende Verbindung kann entweder mittels eines Klebers,
durch Schweißen,
durch eine Schraubbefestigung, oder durch beliebige andere, dem
Fachmann bekannte Verbindungseinrichtungen, vorgenommen werden. Der
zylindrische Behälter 12 definiert
ein Innenvolumen 20, in dem ein Filtereinsatz 22 angeordnet
ist.
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Der
Filtereinsatz 22 hat eine zylindrische Struktur mit einem äußeren Stützelement 24 und
einem inneren Stützelement 26,
zwischen denen ein Filtermedium 28 sandwichartig angeordnet
ist. Das innere Stützelement 26 dient
dazu, das Filtermedium 28 an Ort und Stelle zu halten,
wenn der Filter 10 in Betrieb ist. Das äußere Stützelement 24 dient
primär zum
Schutz des Filtermediums 28, insbesondere während des
Auswechselns des Filtereinsatzes 22. Dies ist von besonderem
Nutzen, wenn der Filtereinsatz 22 ein auswechselbares Modul
ist. Wie jedoch unten detaillierter beschrieben werden wird, ist
dies zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, weil der Filtereinsatz 22 nicht
auswechselbar sein muss.
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Das äußere Stützelement 24 dient
auch dazu, Merkmale 23 des darin enthaltenen Filtermediums 28 bereitzustellen.
Die Merkmale 23 können auch
andere Informationen, beispielsweise den Namen des Herstellers,
die Größe der Partikel,
die der Filter aus der Flüssigkeit
entfernen kann, etc. liefern.
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Der
Filtereinsatz 22 weist ein oberes Ende 30 und
ein unteres Ende 32 auf. Der Filtereinsatz 22 hat
einen (nicht gezeigten) Innenraum, der im Wesentlichen ein durch
das innere Stützelement 26 definiertes
zylindrisches Volumen ist. Der Innenraum des Filtereinsatzes 22 ist
an dem unteren Ende 32 durch eine Dichtung 34 abgedichtet.
Das äußere Stützelement 24,
das innere Stützelement 26 und
die Dichtung 34 können
jeweils aus Polypropylen oder alternativ aus Acrylonitril-Butadien-Styrol
(ABS) bestehen. Für
den Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, dass jedes beliebige,
geeignete Material gewählt
werden kann, abhängig
von den Druckerfordernissen des Systems und den Korrosionseigenschaften
des Mediums, das durch den Filter geschickt wird.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist das obere Ende 14 des
Filters 10 einen Einlass 36 und einen Auslass 38 auf.
Das obere Ende 30 des Filtereinsatzes 22 steht
abdich tend mit dem Auslass 38 in Eingriff. Demgemäß tritt
das zu filternde Flüssigkeitsmedium
durch den Einlass 36 in den Filter ein, passiert das Filtermedium 28 und
tritt durch den Auslass 38 aus, wie durch die Pfeile in 1 gezeigt
ist. Naturgemäß werden
Schwebstoffe von dem Filtermedium 28 eingefangen, während die
Flüssigkeit
hindurchtritt.
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Bei
einer bevorzugten Konstruktion der vorliegenden Erfindung können der
zylindrische Behälter 12,
die Oberseite 14, die Unterseite 16, das zylindrische
Rohr 18, der Einlass 36 und der Auslass 38 jeweils
aus Polypropylen oder ABS hergestellt sein. Alle diese Elemente
des Filters 10 sind vorzugsweise abdichtend miteinander
verbunden oder aneinander gegossen. Wie jedoch für den Fachmann selbstverständlich ist,
kann der Filter 10 aus jedem beliebigen, geeigneten Material
bestehen, abhängig
von dem zu filternden Medium, dem Druck des Mediums, und weiteren
Faktoren. Beispielsweise kann in ätzenden oder säurehaltigen
Umgebungen der Filter 10 aus Teflon® (Tetrafluorethylen),
PTFE oder einem beliebigen, äquivalenten
Material bestehen. Alternativ brauchen der Einlass 36 und
der Auslass 38 nicht aus demselben Material hergestellt
sein wie der zylindrische Behälter 12,
die Oberseite 14, die Unterseite 16 oder das zylindrische
Rohr 18. Stattdessen können der
Einlass 36 und der Auslass 38 aus einem geeigneten
metallischen Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl, bestehen
(falls ein derartiges Material erforderlich sein sollte), das in
die Konstruktion der Oberseite 14 mittels im Stand der
Technik bekannter Techniken integriert wird.
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Das
Filtermedium 28 kann aus jeder beliebigen Substanz bestehen,
die für
die Art der Filtration geeignet ist. Das Filtermedium 28 kann
beispielsweise ein hydrophiles versponnenes Material sein. Alternativ
kann das Filtermedium 28 aus Teflon® bestehen,
wenn die besonderen Umgebungsbedingungen dies erforderlich machen.
Im Allgemeinen wird das Filtermedium 28 zu einer zylindrischen
Form gefaltet, und die freien Enden des gefalteten Materials werden mittels
eines Heizvorgangs, durch Ultraschallschweißen, oder durch eine andere,
geeignete, im Stand der Technik bekannte Technik, abdichtend miteinander verbunden.
Unabhängig
von der Art und Weise, auf die die freien Enden miteinander verbunden
werden, ist es nur erforderlich, dass die freien Enden des Filtermaterials
abgedichtet sind, um zu verhindern, dass ungefilterte Flüssigkeit
durch das Filtermedium 28 hindurchtritt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist der Einlass 36 einen
Einlassflansch 40 auf. Der Auslass 38 wist einen
Auslassflansch 42 auf. Wie sowohl in 1 als auch
in 2 gezeigt ist, ist der Durchmesser des Einlassflansches 40 kleiner
als der Durchmesser des Auslassflansches 42. Wie aus der
nachfolgenden Diskussion deutlicher wird, verhindern die unterschiedlichen
Durchmesser des Einlassflansches 40 und des Auslassflansches 42 das
falsche Anbringen des Filters 10 in dem Ventil, was weiter
unten detaillierter beschrieben ist. Auf diese Weise kann die korrekte
Ausrichtung des Filters 10 in dem Ventil sichergestellt
werden.
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2 ist
eine Ansicht des Endes des in 1 gezeigten
Filters 10. 2 zeigt den Unterschied zwischen
den Durchmessern des Einlassflansches 40 und des Auslassflansches 42,
die beide als Kanal-Identifizierungselemente fungieren. Der Unterschied
zwischen den Kanal-Identifizierungselementen, in diesem Fall den
Flansch-Durchmessern, wurde absichtlich geschaffen um sicherzustellen,
dass der Filter 10 richtig in das Filtrationssystem eingebaut wird.
Der kleinere Einlassflansch 40 (bzw. das Einlasskanal-Identifizierungselement)
ist so ausgestaltet, dass er in einen kleinen Aufnahmebereich an
der Zufuhrseite des Filtrationssystems eingreift. Ähnlich ist
der größere Auslassflansch 42 (bzw.
das Auslasskanal-Identifizierungselement) so gestaltet, dass er in
einen größeren Aufnahmebereich
an der Ablassseite des Filtrationssystems eingreift. Wie aus der nachfolgenden
Diskussion deutlicher wird, verhindern die unterschiedlichen Größen der
Flansche, dass der Auslasskanal 38 mit der Zufuhrseite
des Filtrationssystems verbunden wird. Ähnlich verhindert der größere Auslassflansch 42,
dass der Auslass 38 versehentlich mit der Ablassseite des
Filtrationssystems verbunden wird.
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Die
in den 1 und 2 gezeigten Konstruktionen des
Einlassflansches 40 und des Auslassflansches 42 sind
jedoch nicht die einzig möglichen
Flansch-Anordnungen. Wie in den 3 bis 8 gezeigt
ist, sind andere Anordnungen für
die Kanal-Identifizierungselemente möglich. Beispielsweise ist es,
wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, möglich,
dass die Größen der
Flansche bei dem Filter 310 umgetauscht werden können, so
dass der Einlassflansch 340 an dem Einlass 336 einen
größeren Durchmesser
hat als der Auslassflansch 342 an dem Auslass 338.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung könnten
die Flansche so, wie für den
Filter 410 in den 5 und 6 gezeigt
ist, geändert
werden. In diesem Fall unterscheidet sich die Form der Kanal-Identifizierungselemente,
insbesondere des Einlassflansches 440 und des Auslassflansches 442,
voneinander, so dass der Einlass 436 nicht mit dem Auslass 438 verwechselt
werden kann. Es wird angemerkt, dass es, obwohl der Einlassflansch 440 in
rechteckiger Form und der Auslassflansch 442 in quadratischer
Form gezeigt ist, für
den Fachmann selbstverständlich
ist, dass jede beliebige aus einer unendlichen Vielfalt von Formanordnungen möglich ist,
solange der Einlass 436 von dem Auslass 438 unterschieden
werden kann.
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Wie
bei einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, könnten anstelle der Flansche
die Außendurchmesser
des Einlasses und des Auslasses selbst geändert werden, um dasselbe Ziel
zu erreichen. Insbesondere könnte,
wie für den
Filter 510 gezeigt ist, der Außendurchmesser des Einlasses 536 so
modifiziert werden, dass er größer ist
als der Außendurchmesser
des Düsenendes 539.
Diese Anordnung ist in den 7 und 8 dargestellt.
Wie gezeigt ist, wurde der Außendurchmesser
des Düsenendes 537 so
vergrößert, dass
er mit dem Flansch 540 flächengleich ist. Eine ähnliche Modifikation
könnte
auch bei dem Düsenende 539 vorgenommen
werden, wie für
den Fachmann selbstverständlich
ist. Wie bei den anderen Ausführungsformen
liegt der Zweck des Vergrößerns des
Außendurchmessers
des Düsenendes 537 oder
des Düsenendes 539 darin,
einen Unterschied zwischen dem Einlass 536 und dem Auslass 538 zu
schaffen, so dass der Filter 510 nicht falsch an dem Filtrationssystem
installiert werden kann.
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Ventils 44,
das so ausgestaltet ist, dass es in Zusammenhang mit dem in den 1 und 2 gezeigten
Filter arbeitet. 10 zeigt eine Ansicht von unten
auf das Ventil 44 sowie die Querschnittslinie (Linie 9-9),
durch die 9 gezeigt ist. 11 zeigt
eine weitere Querschnittsansicht des Ventils 44 entlang
einer um 90° in Bezug
auf die Querschnittslinie in 9 gedrehten Linie. 12 zeigt
ein Ventil 44 von oben gesehen.
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Das
Ventil 44 weist eine obere Platte 46, eine Aufnahmescheibe 48 und
eine untere Platte 50 auf. Die obere Platte 46 ist über eine
Welle 52 mit der Aufnahmescheibe 48 verbunden,
so dass die Aufnahmescheibe 48 sich in Bezug auf die obere
Platte 46 drehen kann. Die Welle 52 kann eine
Schraube oder ein anderes geeignetes Verbindungselement sein. Die
Welle 52 ist mit der Aufnahmescheibe 48 verbunden
und erstreckt sich, wie gezeigt, durch die obere Platte 46.
Bei der gezeigten Ausführungsform
wird die Welle 52 durch eine Mutter oder Kontermutter 53 (oder
alternativ mehrere Bolzen) an Ort und Stelle gehalten. Die Mutter 53 ermöglicht,
dass der Druck zwischen der oberen Platte 46 und der Aufnahmescheibe 48 so
eingestellt werden kann, dass sich die Aufnahmescheibe 48 in
Bezug auf die obere Platte 46 frei drehen kann (wie unten
im Einzelnen beschrieben werden wird). Außerdem stellt die Mutter 53 sicher,
dass zwischen der oberen Platte 46 und der Aufnahmescheibe 48 genügend Druck
aufgebracht wird, so dass zwischen der oberen Platte 46 und
der Aufnahmescheibe 48 keine Flüssigkeit austritt, wenn das
Ventil 44 in Benutzung ist. Außerdem erleichtert die Anordnung
der Welle 52 und der Mutter 53 das Auseinan dernehmen
des Ventils 44, so dass die Einzelteile gewartet oder O-Ringe,
die abgenutzt sind, ausgewechselt werden können.
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Wie
für den
Fachmann selbstverständlich
ist, gibt es viele Alternativen zu der Anordnung der Welle 52 und
der Mutter 53, die verwendet werden können, ohne vom Umfang und Geist
der Erfindung abzuweichen. Außerdem
könnten,
wie ebenfalls für
den Fachmann selbstverständlich
ist, auch andere Verbindungselemente als die Welle 52 und
die Mutter 53 verwendet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Die
obere Platte 46, die in der ersten Ausführungsform als rechteckig geformtes
Element des Ventils 44 gezeigt ist, ist mit der unteren
Platte 50 durch starre Elemente 54, beispielsweise
Schrauben, verbunden. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die starren Elemente 54 keine
Schrauben sein müssen.
Das Einzige, was für
die beschriebene Ausführungsform
erforderlich ist, ist, dass die obere Platte 46 und die
untere Platte 50 starr miteinander verbunden sind, so dass
sie sich in Bezug zueinander nicht drehen können.
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Die
obere Platte 46 ist mit (nicht gezeigten) Flüssigkeitszufuhr-
und Flüssigkeitsabflussleitungen verbunden.
Wie in 11 gezeigt ist, weist daher
die obere Platte 46 einen Flüssigkeitseinlass 56 und
einen Flüssigkeitsauslass 58 auf.
Der Flüssigkeitseinlass 56 und
der Flüssigkeitsauslass 58 sind
abgewinkelte Bohrungen, die sich durch die obere Platte 46 zu
der Aufnahmeplatte 48 erstrecken. Obwohl abgewinkelte Bohrungen
dargestellt sind, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende
Erfindung diese besondere Anordnung nicht benötigt. Andere Anordnungen, beispielsweise
die in den 30 und 31 sowie 52 bis 56 gezeigten,
können ebenfalls
verwendet werden, ohne vom Umfang der Lehre der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Die
Aufnahmescheibe 48 ist eine zylindrisch geformte Struktur,
die einen Filtereinlasskanal 60 und einen Filterauslasskanal 62 mit
Querschnitten aufweist, mit denen der Filtereinlass 36 und
der Filterauslass 38 gut zusammenpassen. Insbesondere ist der
Flüssigkeitseinlasskanal 60 so
geformt, dass er die Konfiguration des mit dem Filtereinlass 36 assoziierten
Kanal-Identifizierungselements leicht aufnimmt. Ähnlich ist der Flüssigkeitsauslasskanal 62 so konfiguriert,
dass er die Konfiguration des mit dem Filterauslass 38 assoziierten
Kanal-Identifizierungselements leicht aufnimmt. Mit anderen Worten
ist die Konfiguration des Flüssigkeitseinlasskanals 60 und des
Flüssigkeitsauslasskanals 62 so,
dass der Filter 10 in jedem Fall korrekt installiert wird,
weil nur eine Ausrichtung des Filters 10 zu dem Ventil 44 möglich ist.
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Die
untere Platte 50 hält
den Filter 10 zurück, wenn
er in das Ventil 44 eingesetzt ist. Die untere Platte 50 ist
eine kreisförmige
Platte mit einer darin eingeschnittenen Nockenöffnung 64, wie in 10 gezeigt
ist.
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Ein
Stift 66 erstreckt sich von der Aufnahmeplatte 48 in
die Nockenöffnung 64 in
der unteren Platte 50. Der Stift 66 fungiert als
Sicherheitsstop für
das Ventil 44, um eine Überdrehung
der Aufnahmescheibe 48 zu verhindern.
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Der
Betrieb des Ventils 44 wird nun unter Bezug auf die 1 und 2 sowie 9 bis 12 beschrieben.
Wenn der Einlass 36 und der Auslass 38 des Filters 10 in
den Einlasskanal 60 und den Auslasskanal 62 in
der Aufnahmeöffnung 48 eingesetzt werden,
ist die Aufnahmescheibe 48 so positioniert, dass sie weder
mit dem Flüssigkeitseinlass 56 noch mit
dem Flüssigkeitsauslass 58 kommuniziert.
Mit anderen Worten ist, wenn der Filter 10 in das Ventil 44 eingesetzt
wird, das Ventil 44 in einer „Aus"-Stellung. Die „Aus"-Stellung ist in den 9 und 11 dargestellt.
Sobald der Filter 10 in dem Ventil 44 positioniert worden
ist, werden der Filter 10 und die Aufnahmeplatte 48 um
90 Grad gedreht. Nach der Drehung fluchtet der mit dem Filtereinlass 36 und
dem Flüssigkeitsauslass 58 ausgerichtete
Flüssigkeitseinlass 56 mit
dem Filterauslass 38, so dass Flüssigkeit durch den Filter 10 fließen kann.
Daher fungiert das Ventil 44 als Absperrschieber, der den
Filter 10 an- oder ausschaltet, was das Entfernen und Ersetzen
des Filters 10 erleichtert und ein schnelles Auswechseln des
Filters ohne Austreten des zu filternden Mediums ermöglicht.
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Wie
noch genauer erläutert
werden wird, erleichtert die untere Platte 50 das Auswechseln
des Filters. Die Nockenöffnung 64 weist
einen Einlassabschnitt 68 und einen Auslassabschnitt 70 auf,
die genügend
groß sind,
um den Einlassflansch 40 und den Auslassflansch 42 durchtreten
zu lassen. Wenn jedoch die Aufnahmeplatte 48 um 90 Grad
gedreht wird, stellt die Nockenöffnung 64 eine
Einlassrückhalte-Oberfläche 72 und
eine Auslassrückhalte-Oberfläche 74 bereit,
die von der Mitte der unteren Platte 50 nicht so weit beabstandet
sind wie der Einlassabschnitt 68 und der Auslassabschnitt 70.
Mit anderen Worten erstrecken sich die Einlassrückhalte-Oberfläche 72 und
die Auslassrückhalte-Oberfläche 74 nach innen
auf die Mitte der unteren Platte 50 hin. Folglich verhindert,
wenn der Filter 10 mit der Aufnahmescheibe 48 gedreht
wird, die Rückhalteoberfläche 72, dass
sich der Auslassflansch 42 von der Aufnahmescheibe 48 löst, weil
sie den Auslasskanal 38 in der Aufnahmescheibe 48 hält, indem
sie ein Hindernis bildet, das eine untere Fläche 37 des Einlasskanals 36 kontaktiert
(siehe 1). Ähnlich
verhindert die Rückhalteoberfläche 74,
dass sich der Einlasskanal 36 von der Aufnahmescheibe 48 löst, weil
sie als Hindernis für
die Bewegung des Einlassflansches 40 aus dem Filtereinlasskanal 60 fungiert.
Insbeson dere greift die Rückhalteoberfläche 74 bei
Drehung der Aufnahmescheibe 48 so, dass sich das Ventil
in der „An"-Stellung befindet,
in eine untere Fläche 39 des Auslassflansches 38 ein
(siehe 1).
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Der
Stift 66 schlägt
an dem Stiftanschlag 76 an der Nockenöffnung 64 an, wenn
die Aufnahmescheibe 48 so gedreht worden ist, dass das
Ventil 44 geschlossen ist, und der Filter 10 kann
aus dem Ventil 44 entfernt werden. Der Stift 66 fungiert
als Sicherheitsmerkmal, um die versehentliche Überdrehung der Aufnahmescheibe 48 zu
verhindern, wenn sich kein Filter 10 in dem Ventil 44 befindet,
damit sichergestellt wird, dass der Flüssigkeitseinlass 56 mit
dem Filtereinlass 36 fluchtet, und dass der Flüssigkeitsauslass 58 mit
dem Filterauslass 38 fluchtet. Dadurch wird verhindert,
dass Filtereinlass 36 und Filterauslass 38 vertauscht
werden.
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Die
obere Platte 46 und die Aufnahmescheibe 48 können aus
einem beliebigen, geeigneten Material bestehen. Für beide
Strukturen kann beispielsweise Aluminium verwendet werden, das wegen
seines geringen Gewichts und seiner Beanspruchbarkeit bevorzugt
ist. Rostfreier Stahl kann ebenfalls verwendet werden, wo es die
besondere Anwendung erfordert. Rostfreier Stahl ist jedoch wesentlich
schwerer und viel teuerer als Aluminium. Alternativ ist es möglich, dass
die verschiedenen Bestandteile des Ventils 44 aus einem
Kunststoff-Material wie Polypropylen oder ABS konstruiert werden,
wie es für
den Fachmann selbstverständlich
ist. Unabhängig
von den für
die Konstruktion der oberen Platte 46 und der Aufnahmescheibe 48 verwendeten
Materialien besteht die untere Platte 50, obwohl auch sie
aus Aluminium oder Stahl hergestellt werden kann, bevorzugt aus
Polypropylen oder ABS (oder einem sonstigen geeigneten polymeren
oder Kunststoff-Material).
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Um
eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung zwischen der oberen Platte 46 und der Aufnahmescheibe 48 zu
schaffen, ist die obere Platte 46 mit einer Anzahl von
Nuten 78 versehen, in die O-Ringe 80 eingesetzt
werden können,
wie in den 9 und 11 gezeigt
ist. Eine detailliertere Darstellung der Anordnung der O-Ringe 80 ist
in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen gezeigt, wie unten
noch genauer beschrieben werden wird.
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Obwohl
die ersten Ausführungsform
der Aufnahmescheibe 48 in Zusammenhang mit einer ersten Ausführungsform
des Filters 10 einer erfindungsgemäßen Filter- und Ventilanordnung
beschrieben worden ist, ist es für
den Fachmann selbstverständlich, dass
die Aufnahmescheibe 48 modifiziert werden kann, um die
anderen Ausführungsformen
des Filters 10, die in den 3 bis 8 dargestellt
sind, aufzunehmen. In jedem Fall kann die Aufnahmescheibe für das Ventil
so verändert
werden, dass die bestimmte Ventil-Ausführungsform die mit den jeweiligen
Einlässen und
Auslässen
für den
Filter assoziierten Einlasskanal- und Auslasskanal-Identifizierungselemente
aufnehmen kann.
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13 und 14 zeigen
beispielsweise ein Ventil 344, das so ausgestaltet ist,
dass es den in den 3 und 4 dargestellten
Filter 310 aufnimmt. In diesem Fall hat der Auslassflansch 342 einen
kleineren Durchmesser als der Einlassflansch 340. Infolge
dessen müssen
der Filtereinlasskanal 360 und der Filterauslasskanal 362 an
der Aufnahmescheibe 348 so angepasst werden, dass sie diese aufnehmen.
Demgemäß hat bei
dieser Ausführungsform
der Einlasskanal 360 einen größeren Durchmesser, um den größeren Durchmesser
des Einlassflansches 340 aufzunehmen. Ähnlich hat der Auslasskanal 362 einen
kleineren Durchmesser als der Einlasskanal 360, um den
kleineren Durchmesser des Auslassflansches 342 aufzunehmen.
Außerdem sind
die Einlassrückhalte-Oberfläche 372 und
die Auslassrückhalte-Oberfläche 370 in
dem Ventil 344 so geändert,
dass sie dieser Änderung
in der Gestaltung Rechnung tragen.
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Die 15 und 16 zeigen
ein Ventil 444, das gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. In diesem Fall ist das
Ventil 444 so ausgestaltet, dass es den Filter 410,
der in den 5 und 6 gezeigt
ist, aufnimmt. Wie oben beschrieben, hat der Einlassflansch 440 eine
dreieckige Form, während
der Auslassflansch 442 eine rechteckige Form hat. Zur Aufnahme
dieser Kanal-Identifizierungselemente weist die Aufnahmescheibe 448 einen
Filtereinlasskanal 460 und einen Filterauslasskanal 462 auf,
die so geformt sind, dass sie den Einlassflansch 440 und
den Auslassflansch 442 aufnehmen. Außerdem weist die untere Platte 450 eine
Nockenöffnung 464 mit
einem Einlassabschnitt 468 und einem Auslassabschnitt 470 auf,
die ebenfalls so geformt sind, dass sie den Einlassflansch 440 und
den Auslassflansch 442 aufnehmen. Der Einlassabschnitt
definiert eine Einlassrückhalte-Oberfläche 472,
und der Auslassabschnitt definiert eine Auslassrückhalte-Oberfläche 474,
die wie oben beschrieben funktionieren, um den Filter 410 in
Flüssigkeitskommunikation
mit dem Filtereinlasskanal 460 und dem Filterauslasskanal 464 zu halten.
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Die 17 und 18 zeigen
ein Ventil 544. Das Ventil 544 ist so ausgestaltet,
dass es den in den 7 und 8 gezeigten
Filter 510 aufnimmt. Dazu enthält die Aufnahmescheibe 548 einen
Filtereinlasskanal 560, der die Form des mit dem Filtereinlass 536 assoziierten
Kanal-Identifizierungselements aufnehmen kann. Der Filterauslasskanal 562 ist
so geformt, dass er das mit dem Filterauslass 538 assoziierte
Kanal-Identifizierungselement aufnimmt. Der Filter 510 funktioniert
genauso wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen.
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Zusätzlich zu
diesen Ausführungsformen und
in Übereinstimmung
mit der erfindungsgemäßen Lehre
ist es selbstverständlich,
dass jede beliebige Anordnung der Kanal-Identifizierungselemente
aus den oben beschriebenen Ausführungsformen
ausgewählt
werden kann. Außerdem
ist es für
den Fachmann offensichtlich, dass viele andere Konstruktionen für die Kanal-Identifizierungselemente
möglich sind.
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19 zeigt
eine Ansicht von unten auf die Aufnahmescheibe 48, wobei
der Flüssigkeitseinlasskanal 60 und
der Flüssigkeitsauslasskanal 62 detaillierter
dargestellt sind. Der Stift 66 ist in dieser Figur ebenfalls
dargestellt, ebenso wie die Position der Welle 52. 20,
die ein Querschnitt der Aufnahmescheibe 48 entlang der
Querschnittslinie 20-20 in 19 ist,
zeigt die Aufnahmescheibe 48 ebenfalls detaillierter.
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21 zeigt
die obere Platte 46 von unten. Wie gezeigt ist, weist die
obere Platte 46 eine große O-Ring-Nut 82 auf,
die das Loch für
die Welle 52 umgibt. Es wird jedoch angemerkt, dass die
große O-Ring-Nut 82 mit
dem Loch für
die Welle 52 nicht konzentrisch sein muss, obwohl dies
die in 21 gezeigte Anordnung ist. Es
wird angemerkt, dass diese besondere Anordnung des O-Rings für die Durchführung der
vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist. Wie aus der nachfolgenden
Beschreibung deutlicher wird, sind viele Anordnungen des O-Rings
möglich,
wie für
den Fachmann selbstverständlich
ist.
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Wie
in 21 gezeigt ist, umgibt die große O-Ring-Nut 82 den
Einlasskanal 60 und den Auslasskanal 62. Eine
Einlasskanal-O-Ring-Nut 84 umgibt den Einlasskanal 60.
Eine Auslasskanal-O-Ring-Nut 86 umgibt den Auslasskanal 62.
Eine Wellen-O-Ring-Nut 88 umgibt das Loch in der Aufnahmeplatte 46 für die Welle 52.
Wenn das Ventil 44 zusammengesetzt wird, hält jede
Nut einen O-Ring 80, um den Einlasskanal 60 und
den Auslasskanal 62 gegeneinander und gegen die Umgebung
abzudichten. Die O-Ringe 80 verhindern, dass Flüssigkeit,
die gefiltert wird, während
des Filtrationsvorgangs und auch während der Drehung der Aufnahmeplatte 46, wenn
das Ventil 44 geöffnet
und geschlossen wird, austritt.
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22 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Filters.
In 22 ist ein Filter 100 gezeigt, der ein
weniger eckiges Aussehen, sowohl außen als auch innen, hat. Auch
ist der Filter 100 mit einer leicht größeren Gesamtgröße gezeigt als
der Filter 10. Wie zu sehen ist, haben die Oberseite 114 und
die Unterseite 116 sowohl außen als auch innen ein bogenförmiges Aussehen.
Wie beim Filter 10 weist der Filter 100 einen
Einlass 36 und einen Auslass 38 auf. Flüssigkeit
fließt
in den Einlass 36, durch den Filtereinsatz 22 hindurch,
und tritt durch den Auslass 38 aus. Zwischen dem zylindrischen Rohr 118 des
zylindrischen Behälters 112 und
dem Filtereinsatz 22 ist ein Innenvolumen 120 definiert. Ansonsten
ist der Filter 100 größtenteils
wie der Filter 10 aufgebaut. Die Funktion des Filters 100 unterscheidet
sich nicht wesentlich von der des Filters 10. Außerdem kann,
obwohl Flansche 40, 42 gezeigt sind, jede beliebige
Kombination von Kanal-Identifizierungselementen für den Filter 100 ebenso
wie in Bezug auf den Filter 10 beschrieben, verwendet werden.
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Wie
in den 33 und 34 dargestellt
ist, die eine weitere Ausführungsform
des Filters einer erfindungsgemäßen Filter-
und Ventilanordnung zeigen, ist der Filter 200 bevorzugt
eine einheitliche, abgedichtete Konstruktion, so dass der Filter 200 in
geeigneter Weise entsorgt werden kann. Obwohl es bevorzugt ist,
dass der Filter 200 ein Einwegfilter ist, kann er auch
so konstruiert werden, dass der Einsatz 222 aus seinem
Inneren entfernt und entsorgt wird.
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Obwohl
der Filter 200 in vieler Hinsicht den anderen offenbarten
Ausführungsformen ähnlich ist, weist
er eine zweiteilige Konstruktion auf, einen oberen Abschnitt 214 und
einen unteren Abschnitt 216. Beide Abschnitte bestehen
bevorzugt aus ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol) (obwohl jedes beliebige, geeignete
Kunststoff- oder polymere Material verwendet werden kann). Der obere
Abschnitt 214 kann in den unteren Abschnitt 216 gewindeartig
eingreifen, kann mechanisch an den unteren Abschnitt 216 angeschweißt sein
(z.B. mittels eines Klebstoffs), oder kann chemisch an den unteren
Abschnitt 216 angeschweißt sein, je nachdem, ob der
obere und der untere Abschnitt 214 und 216 nach
dem Auswechseln des Filtereinsatzes 222 weiter verwendet
werden sollen oder nicht. Um ein abdichtendes Eingreifen zu ermöglichen,
erstreckt sich der obere Abschnitt 214 über einen Teil des unteren
Abschnitts 216.
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Der
obere Abschnitt 214 ist mit einem Einlass 236 und
einem Auslass 238 versehen. Flüssigkeit fließt durch
den Einlass 236 in den Filter 200, tritt durch
den Filtereinsatz 222 hindurch, und tritt durch den Auslass 238 aus
dem Filter 200 aus. Zwischen dem zylindrischen Rohr 218 des
zylindrischen Behälters 212 und
dem Filtereinsatz 222 ist ein Innenvolumen 220 definiert.
Der Betrieb des Filters 200 ist derselbe wie bei den Filtern 10 und 100.
Die Flansche 240 und 242 funktionieren genauso
wie die Flansche 40 und 42 bei den anderen beschriebenen
Ausführungsformen.
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Der
Filter 200 unterscheidet sich von den Filtern 10 und 100 dadurch,
dass er des Weiteren Spindeln 211 und 213 aufweist,
deren (typische) Konstruktion in den 35 bis 39 detaillierter
dargestellt ist. Obwohl in den 35 bis 39 die
Spindel 211 dargestellt ist, wird angemerkt, dass dieselbe Konstruktion
auch auf die Spindel 213 zutrifft. Die Spindel 211 weist
einen vorderen, nach unten verjüngten Bereich 215 auf,
der mit einem breiteren Grundabschnitt 217 verbunden ist.
Eine Ausnehmung 219 ist zwischen dem nach unten verjüngten Bereich 215 und
dem Grundabschnitt 217 vorgesehen, um einen O-Ring 221 aufzunehmen
(siehe 33 und 38). Wie
in 33 gezeigt ist, ist die Spindel 211 abdichtend
mit dem oberen Abschnitt 214 an seinem Inneren durch eine
Verbindung zwischen dem Grundabschnitt 217 der Spindel 211 und einem
zylindrischen Wandabschnitt 231 verbunden, der einstückig an
die Innenfläche
des oberen Abschnitts 214 angeformt sein kann. Der nach
unten verjüngte
Abschnitt 215 wird in das Innere des Einsatzes 222 eingesetzt,
und der O-Ring 221 bildet einen abdichtenden Eingriff mit
dem Inneren des Einsatzes 222 aus, so dass keine Flüssigkeit
in das Innere des Einsatzes 222 eindringen kann, ohne in
der beabsichtigten Art und Weise durch den Einsatz 222 hindurchzutreten.
Dasselbe trifft für
die Spindel 213 zu, außer
dass die Spindel 213 abdichtend in die Basis des unteren
Abschnitts 216 eingreift, indem sie auf einen gekerbten
Abschnitt 223 passt, der in die Unterseite des Filters 200 vorsteht.
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ABS
ist das bevorzugte Material, aus dem der Filter 200 konstruiert
ist, weil der obere Abschnitt 214 und der untere Abschnitt 216 einfach
und abdichtend mit einem Dichtmittel/Kleber, der dem Fachmann auf
dem Gebiet von ABS bekannt ist, miteinander verbunden werden können. Es
wird jedoch angemerkt, dass der Filter 200 auch aus Polypropylen oder
einem beliebigen anderen, geeigneten Material konstruiert werden
könnte.
Wie gezeigt ist, gleitet der obere Abschnitt 214 auf einem
Einsatzabschnitt 237 des unteren Abschnitts 216,
bis der untere Abschnitt an den Anschlägen 235 anschlägt, die
einstückig
mit der Innenfläche
des oberen Abschnitts 214 ausgebildet sein können.
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40 bis 44 zeigen
die Konstruktion des oberen Abschnitts 214 detaillierter.
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45 bis 47 zeigen
die Konstruktion des unteren Abschnitts 216 detaillierter.
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24 bis 31 zeigen
alternative Ausführungsformen
des oben im Einzelnen erläuterten Ventils 44.
Um Wiederholungen zu vermeiden, werden primär nur die Unterschiede zu den
in dem Ventil 44 gezeigten Bestandteilen unten im Einzelnen
erläutert.
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Wie
in 24 gezeigt ist, weist das Ventil 144 eine
obere Platte 146, eine Aufnahmescheibe 148 und
eine untere Platte 150 auf. Bei dem Ventil 144 gibt
es jedoch Unterschiede bei jeder dieser Strukturen, die sie von
der oberen Platte 46, der Aufnahmescheibe 48 und
der unteren Platte 50 bei dem Ventil 44 unterscheiden.
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Wie
beispielsweise in 25, die eine Ansicht von unten
auf das Ventil 144 zeigt, dargestellt ist, und wie in 27,
die eine Ansicht von oben auf das Ventil 144 zeigt, dargestellt
ist, ist die obere Platte 146 eher zylindrisch als rechteckig
geformt. Außerdem
erstrecken sich der Einlasskanal 156 und der Auslasskanal 158 radial
innerhalb der oberen Platte 146. Wie in 26 dargestellt
ist, kann der Einlasskanal 156 sich verjüngende Innenseiten 157 und
der Auslasskanal 158 sich verjüngende Innenseiten 159 aufweisen.
Alternativ können
die Innenseiten 157, 159 sich überhaupt nicht verjüngen, oder
können
sich in höherem
Maße als
gezeigt verjüngen,
je nach den Gestaltungserfordernissen.
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Schrauben 154 sind
in dem Ventil 144 an anderen Stellen angebracht als in
dem Ventil 44. Insbesondere ist eine der Schrauben 154,
die Schraube 155, vom Umfang der oberen Platte 146 so
versetzt, dass sie sich mit einem Abschnitt 157 der Aufnahmeplatte 148,
der entfernt worden ist, schneidet. Die Wechselwirkung der Schraube 155 mit
dem Abschnitt 157 stellt ein Hindernis bereit, über das
hinaus die Aufnahmeplatte 148 nicht gedreht werden kann. Dies
verhindert, dass die Aufnahmeplatte 148 so gedreht wird,
dass die Flüssigkeitsleitungen 156 und 158 und
der Einlasskanal 160 und der Auslasskanal 162 nicht
richtig ausgerichtet werden. Mit anderen Worten hat die Schraube 155 dieselbe
Funktion wie der Stift 66 in dem Ventil 44.
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Anstelle
des Vorsehens einer einzigen Öffnung
in der unteren Platte 150 (wie dies bei der unteren Platte 50 der
Fall ist), ist die Nockenoberfläche 164 in
der unteren Platte 150 in zwei getrennte Nockenoberflächen aufgeteilt,
die Einlass-Nockenoberfläche 161 und
die Auslass-Nockenoberfläche 163. Obwohl
sich die untere Platte 150 von der unteren Platte 50 unterscheidet,
weil sie nicht eine einzige Nockenoberfläche 64 aufweist, fungieren
die Oberflächen 161, 163 in
derselben Weise wie die Nockenoberfläche 64. Insbesondere
sind die Nockenoberflächen 161, 163 so
geformt, dass sie mit den unteren Oberflächen 37, 39,
des Einlasses 36 und des Auslasses 38 so in Eingriff
stehen, dass der Filter 100 während des Betriebs durch das
Ventil 144 zurückgehalten
wird.
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Wie
in den 24, 26, 28, 29 und 30 gezeigt
ist, unterscheidet sich die Platzierung der O-Ring-Nuten in dem
Ventil 144 ebenfalls von der in dem Ventil 44,
entspricht jedoch jeweils einer Dichtungskonstruktion mit zwei (oder
mehr) Teilen. In Übereinstimmung
mit der Lehre der vorliegenden Erfindung kann jedoch jede beliebige
der hier beschriebenen O-Ring-Konfigurationen bei jeder Ventil-Ausführung, die
in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, verwendet werden. Dies
umfasst auch die unten detaillierter beschriebene einstückig geformte
Dichtung.
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Wie
in 28 dargestellt ist, umgibt eine O-Ring-Nut 179 den
Einlass 160, damit ein O-Ring darin platziert werden kann.
Eine zweite, nierenförmige
O-Ring- Nut 181 befindet
sich um die O-Ring-Nut 179 herum. Die nierenförmige O-Ring-Nut 181 erstreckt
sich zu einer Stelle, die um 90 Grad von dem Einlass 160 entfernt
ist, nämlich
der Stelle des Einlasskanals in der oberen Platte 146,
wenn die obere Platte 146 und die Aufnahmescheibe 148 nicht
fluchten, so dass Flüssigkeit
zu dem Filtereinsatz fließt. Der
Auslass 162 ist ebenfalls von einer kreisförmigen O-Ring-Nut 183 umgeben.
Eine nierenförmige O-Ring-Nut 185 erstreckt
sich um die kreisförmige O-Ring-Nut 183 herum
und umgibt die Stelle auf der Aufnahmescheibe 148, an der
sich der Flüssigkeitsauslass 158 befindet,
wenn sich das Ventil 144 in der „Aus"-Stellung befindet. Wenn die nierenförmigen O-Ring-Nuten 181, 185 O-Ringe
enthalten, fungieren sie daher als Dichtung, um das Austreten von
Flüssigkeit
aus den Flüssigkeitszufuhr-
und -ablassleitungen zu verhindern, wenn sich das Ventil 144 in
der „Aus"-Stellung befindet.
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29 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Aufnahmescheibe 248, die den entfernten Abschnitt 157 nicht
aufweist. Folglich könnte
die Aufnahmescheibe 248 einen Stift (wie den (nicht gezeigten)
Stift 66) aufweisen, um die Überdrehung der Aufnahmescheibe 248 während des
Auswechselns des Filters zu verhindern. Alternativ könnte die
Aufnahmescheibe 248 so hergestellt werden, dass sie, wie in 25 bis 27 gezeigt,
einen entfernten Abschnitt 157 aufweist.
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Wie
in 29 gezeigt ist, weist die Aufnahmescheibe 248 eine
O-Ring-Nut-Konfiguration
auf, die sich von der in 28 gezeigten
Konfiguration unterscheidet. Wie dargestellt ist, umgibt eine erste O-Ring-Nut 281 die Öffnung des
Einlasses 260 und eine zweite O-Ring-Nut 283 die Öffnung des
Auslasses 262. Eine dritte O-Ring-Nut 285 umgibt sowohl die O-Ring-Nut 281 als
auch die O-Ring-Nut 283, indem sie den Umfang der Aufnahmescheibe 248 umgibt.
Eine vierte O-Ring-Nut 287 kann in der Aufnahmescheibe 248 enthalten
sein. Wenn jede dieser Nuten O-Ringe enthält, verhindern sie das Austreten von
Flüssigkeit
aus dem Ventil, wenn es im Betrieb ist. Wenn ein O-Ring in die vierte
O-Ring-Nut 287 eingesetzt wird, wird verhindert, dass Flüssigkeit
in das Loch für
die Welle 252 fließt.
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Unabhängig von
der Platzierung des O-Rings in der Aufnahmescheibe können O-Ringe auch
an der unteren Oberfläche
der oberen Platte 246 vorgesehen sein. Wie gezeigt ist,
kann eine erste O-Ring-Nut 277 so vorgesehen sein, dass
sie den Einlass 260 umgibt, während eine zweite O-Ring-Nut 279 so
vorgesehen sein kann, dass sie den Auslass 262 umgibt.
In diese Nuten eingesetzte O-Ringe unterstützen das abdichtende Eingreifen
zwischen der oberen Platte 246 und der Aufnahmescheibe 248,
so dass keine Flüssigkeit
zwischen den beiden Ventilteilen austritt.
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Die 31 und 32 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der oberen Platte 247, die die vorliegende Erfindung vorsieht.
Bei dieser Ausführungsform
erstrecken sich der Einlass 261 und der Auslass 263 ohne
Richtungsänderung
durch die obere Platte 246. Außerdem verjüngen sich die Innenseiten 201, 203 des
Einlasses 261 und des Auslasses 263.
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Obwohl
dies nicht gezeigt ist, kann der Filter 200 an dem oberen
Abschnitt 214 oder dem unteren Abschnitt 216 (oder
auch an dem Ventil selbst oder an den damit verbundenen Flüssigkeitsleitungen)
ein Überdruckventil
aufweisen, um den Druck in dem Filter 200 abzubauen, bevor
der Filter 200 aus dem zugehörigen Ventil entfernt wird.
Da der Filter 200 aus einem dehnbaren Material (z.B. ABS)
besteht, tendiert er dazu, sich auszudehnen, wenn er mit der zu filternden
Flüssigkeit
in Berührung
kommt. Folglich kann, wenn der Druck der Flüssigkeit genügend hoch ist,
wenn der Filter 200 aus dem Ventil entfernt wird, ohne
vorher den Druck darin abzubauen, ein Flüssigkeitsstrom sich aus dem
Einlass 236 und dem Auslass 238 ergießen. Um
das plötzliche
Austreten von Flüssigkeit
in einer sterilen Umgebung (z.B. einem Reinraum oder einem chirurgischen
Operationssaal) zu verhindern, wird das Überdruckventil betätigt, bevor
der Filter 200 aus dem Ventil entfernt wird. Das Überdruckventil
kann auch in Situationen hilfreich sein, in denen ein Unterdruck
(oder eine Saugkraft) die Entfernung des Filters 200 aus
dem zugehörigen Ventil
behindert.
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Die 49 und 50 zeigen
die Platzierung einer Ausführungsform
eines Überdruckventils 389 in
der oberen Platte 347. Das Überdruckventil 389 ist
ein in die obere Platte 347 gebohrtes Loch, um den Druck
in dem System abzubauen, wenn das Ventil in die „Aus"-Stellung gebracht worden ist und der
Filter daraus entfernt werden soll. Obwohl das Überdruckventil 389 als
Loch dargestellt ist, ist es für den
Fachmann selbstverständlich,
dass es viele geeignete Alternativen gibt.
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48 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der in 21 gezeigten oberen Platte.
In 48 weist jedoch die obere Platte 347 eine
Ausnehmung 390 auf, die ein einheitliches, nierenförmiges Dichtungselement 391 enthält, das
in 51 detaillierter dargestellt ist. Das Dichtungselement 391 weist
einen ersten kreisförmigen
Abschnitt 392 und einen zweiten kreisförmigen Abschnitt 393 auf,
die durch einen ersten Verbindungsabschnitt 394 und einen
zweiten Verbindungsabschnitt 395 miteinander verbunden
sind. Das Dichtungselement 391 dient dazu, die obere Platte 347 gegen
die untere Platte abzudichten, um das Austreten von Flüssigkeit
zu verhindern, wenn das Ventil von der geöffneten in die geschlossene
Stellung gebracht wird. Das Dichtungselement 391 hat dieselbe
Funktion wie die O-Ringe 179, 181, 183 und 185,
die in der in 28 dargestellten Ausführungsform
gezeigt sind.
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Die 52 bis 56 zeigen
eine weitere Ausführungsform
des Ventils nach der erfindungsgemäßen Lehre. Das Ventil 644 weist
eine obere Platte 646, eine Aufnahmescheibe 648 und
eine untere Scheibe 650 auf. Wie bei anderen Ausführungsformen
des Ventils, ist die obere Platte 646 mittels einer Welle 652 drehbar
mit der Aufnahmescheibe 648 verbunden, so dass sich die
Aufnahmescheibe 648 in Bezug auf die obere Platte 646 drehen
kann. Die Welle 652 kann eine Schraube oder ein anderes
geeignetes Verbindungselement sein. Die Welle 652 ist mit
der Aufnahmescheibe 648 verbunden und erstreckt sich wie
gezeigt durch die obere Platte 646. Wie dargestellt ist,
wird die Welle 652 durch eine Mutter oder Kontermutter 653 (oder
alternativ mehrere Muttern oder Bolzen, wie gezeigt) an Ort und
Stelle gehalten. Die Mutter 653 ermöglicht, dass der Druck zwischen
der oberen Platte 646 und der Aufnahmescheibe 648 so
eingestellt werden kann, dass sich die Aufnahmescheibe 648 in
Bezug auf die obere Platte 646 frei drehen kann. Außerdem stellt
die Mutter 653 eine entsprechende Beziehung zwischen der oberen
Platte 646 und der Aufnahmescheibe 648 sicher, so dass
die Flüssigkeitskanäle an dem
Filter entsprechend mit den Einlass- und Auslassleitungen des Flüssigkeitssystems,
an dem das Ventil 644 befestigt ist, fluchten.
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Die
obere Platte 646 ist bei der gezeigten Ausführungsform
eine kreisförmige
Platte, die mittels mehrerer starrer Elemente 654, beispielsweise Schrauben,
starr mit der oberen Platte 650 verbunden ist. Es ist jedoch
selbstverständlich,
dass die starren Elemente 654 keine Schrauben sein müssen. Für diese
Ausführungsform
ist nur erforderlich, dass die obere Platte 646 und die
untere Platte 650 starr miteinander verbunden sind, so
dass sie sich in Bezug zueinander nicht drehen können.
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Eine
zylindrische Wand 649 ist ebenfalls zwischen der oberen
Platte 646 und der unteren Platte 650 vorgesehen.
Die zylindrische Wand 649 wird durch starre Elemente 654 starr
an Ort und Stelle gehalten, die so durch sie hindurchtreten, dass
die zylindrische Wand 649 starr an Ort und Stelle gehalten wird.
Mit anderen Worten bewegt oder dreht sich die zylindrische Wand 649 weder
in Bezug auf die obere Platte 646 noch auf die untere Platte 650.
Alle drei Strukturen behalten zueinander dieselbe Beziehung, ganz
egal, ob sich das Ventil 644 in der „An"- oder der „Aus"-Stellung
befindet.
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Die
zylindrische Wand 649 ist sowohl mit den Flüssigkeitszufuhr-
als auch mit den Flüssigkeitsablassleitungen
(nicht gezeigt) verbunden. Wie in 55 gezeigt
ist, steht der Filtereinlasskanal 660 in Flüssigkeitsverbindung
mit einem Flüssigkeits einlass 656,
der als abgewinkelte Passage durch die Aufnahmescheibe 648 dargestellt
ist. Ähnlich
steht der Filterauslasskanal 662 in Flüssigkeitsverbindung mit einem
Flüssigkeitsauslass 658,
der als abgewinkelte Passage durch die Aufnahmescheibe 648 dargestellt ist.
Der Flüssigkeitseinlass 656 steht
in Flüssigkeitsverbindung
mit dem zylindrischen Wandeinlass 657, der auf herkömmliche
Weise mit der Flüssigkeitszuführleitung
(nicht gezeigt) verbunden ist. Der Flüssigkeitsauslass 658 steht
in Flüssigkeitsverbindung
mit dem zylindrischen Wandauslass 659, der auf herkömmliche
Weise mit der Flüssigkeitsablassleitung (nicht
gezeigt) verbunden ist.
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Die
Aufnahmescheibe 548 ist eine zylinderförmige Struktur, bei der der
Filtereinlasskanal 660 so konfiguriert ist, dass er die
Konfiguration des mit dem Filtereinlass 36 assoziierten
Kanal-Identifizierungselements leicht aufnimmt. Ähnlich ist der Filterauslasskanal 662 so
konfiguriert, dass er die Konfiguration des mit dem Filterauslass 38 assoziierten
Kanal-Identifizierungselements leicht aufnimmt. Die Konfiguration
des Einlasskanals 660 und des Auslasskanals 662 ist
derart, dass beispielsweise der Filter 10 in jedem Fall
richtig eingebaut wird. Es ist jedoch selbstverständlich,
dass der Einlasskanal 660 und der Auslasskanal 662 so
konfiguriert werden können,
dass sie jede beliebige der Konfigurationen der Kanal-Identifizierungselemente,
die in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, aufnehmen können.
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Wie
die untere Platte 50 hat auch die untere Platte 650 die
Funktion, den Filter 10 zurückzuhalten, wenn er in das
Ventil 644 eingesetzt ist. Die untere Platte 650 ist
kreisförmig
und weist eine Nockenöffnung 664 auf.
Ein Stift 666 erstreckt sich von der Aufnahmeplatte 648 in
die Nockenöffnung 664 und
fungiert als Sicherheitsstop für
das Ventil 644, um eine Überdrehung der Aufnahmescheibe 648 zu
verhindern.
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Der
Betrieb des Ventils 644 ist dem des Ventils 44 trotz
der zwischen ihnen bestehenden Unterschiede sehr ähnlich.
Wenn der Einlass 36 und der Auslass 38 in den
Einlasskanal 660 und den Auslasskanal 662 eingesetzt
sind, wird die Aufnahmescheibe 648 so positioniert, dass
der Flüssigkeitseinlass 656 nicht
mit dem kreisförmigen
Wandeinlass 657 fluchtet. Ähnlich fluchtet der Flüssigkeitsauslass 658 nicht mit
dem kreisförmigen
Wandauslass 659. Dies ist die „Aus"-Stellung des Ventils.
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Die
Nockenöffnung 664 weist
einen Einlassabschnitt 668 und einen Auslassabschnitt 670 auf, die
so geformt sind, dass sie den Einlassflansch 40 und den
Auslassflansch 42 hindurchtreten lassen, so dass der Filter
in das Ventil 644 eingesetzt oder daraus entfernt werden
kann. Wird jedoch die Aufnahmescheibe 648 um 90 Grad in
die „An"-Stellung gedreht,
so stellt die Nockenöffnung 664 eine
Einlassrückhalte-Oberfläche 672 und
eine Auslassrückhalte-Oberfläche 674 bereit,
die von der Mitte der unteren Platte 650 nicht so weit
entfernt sind wie der Einlassabschnitt 668 und der Auslassabschnitt 670. Folglich
verhindern die Einlassrückhalte-Oberfläche 672 und
die Auslassrückhalte-Oberfläche 674,
dass der Filter 10 während
des Betriebs aus dem Ventil 644 entfernt wird. Wie bei
dem Ventil 44 schlägt
der Stift 666 an dem Stiftanschlag 676 an, wenn
sich das Ventil 644 in der „Aus"-Stellung befindet, um die Überdrehung
der Aufnahmescheibe 648 zu verhindern (und folglich zu
verhindern, dass die Einlass- und Auslasskanäle in Bezug auf die Zufuhr-
und Ablassleitungen des Filtrationssystems verschoben werden).
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Wie
in Zusammenhang mit dem Ventil 44 beschrieben worden ist,
können
die obere Platte 646 und die Aufnahmescheibe 648 aus
jedem geeigneten Material, beispielsweise Aluminium oder Stahl,
bestehen. Alternativ können
sie aus einem geeigneten Kunststoff- oder polymeren Material, beispielsweise Polypropylen
oder ABS bestehen. Unabhängig
von dem für
die Konstruktion der oberen Platte 646 und der Aufnahmescheibe 648 verwendeten
Material ist es bevorzugt, dass die untere Platte 650 aus
Polypropylen oder ABS (oder einem anderen geeigneten Kunststoff-
oder polymeren Material) besteht.
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Um
eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung zwischen der Aufnahmescheibe 648 und der zylindrischen
Wand 649 bereitzustellen, sind O-Ringe 680, 682 vorgesehen.
Die O-Ringe 680 umgeben sowohl den Flüssigkeitseinlass 656 als
auch den Flüssigkeitsauslass 658.
Zur besseren Flüssigkeitsabdichtung
sind um die O-Ringe 680 herum zweite O-Ringe 682 vorgesehen.
Wie der Fachmann jedoch versteht, kann jede beliebige alternative
Anordnung von O-Ringen oder Abdichtungen verwendet werden, solange
verhindert wird, dass das Ventil 644 während des Betriebs leckt.
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Wie
für den
Fachmann selbstverständlich
ist, ist es nicht beabsichtigt, dass die beschriebenen Ausführungsformen
den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Sie sind nur Beispiele
für die vielen
Ausführungsformen
und Variationen, die die Erfindung umfasst, und die nachfolgend
beansprucht werden.